非線性光學(xué)考試知識答案

1說出電化率的4對易對稱性，并說明滿足的條件？本征對易對稱性（不需要任何條件）、完全對易對稱性（介質(zhì)無耗）、時間反演對稱性（介質(zhì)無耗）、空間對稱性χ（1）是對稱張量（介質(zhì)無耗）；2說出下式的物理意義：表示由頻率為ωm，場振動方向為x方向的場分量Ex(ωm)，頻率為ωn、場振動方向為y方向的場分量Ey(ωn)以及頻率為ωl，場振動方向為z方向的場分量Ez(ω1)三者間的非線性相互作用所引起的在x方向上的三階非線性電極化強度的一個分量。3對于二諧波和三次諧波相干長度的物理意義？參量過程中的位相匹配有和物理意義？舉例說明兩種實現(xiàn)位相匹配的方法？1）Lc物理意義:三次諧波強度第一次達(dá)到其最大值的路程長度，典型值為1～100mm.如DK=0，Lc為無窮大。2)位相匹配的物理意義：在位相匹配條件下，二次諧波和三次諧波等非線性效應(yīng)產(chǎn)生過程效率會大到最高，相應(yīng)的位相不匹配條件下，產(chǎn)生效率會大大降低。3）利用晶體的雙折射特性補償晶體的色散效應(yīng)，實現(xiàn)相位匹配。在氣體工作物質(zhì)中，利用緩沖氣體提供必要的色散，實現(xiàn)相位匹配。4為什么量振蕩器能夠產(chǎn)生連續(xù)輸出頻率，而激光器只能輸出單個頻率？能量守恒ω3=ω1+ω2動量守恒n3ω3=n1ω1+n2ω2改變溫度、角度(對非常光)、電場、壓力等可改變晶體的折射率，從而改變參量振蕩器的輸出頻率1，2。因此參量振蕩器可實現(xiàn)連續(xù)調(diào)諧。而激光振蕩器是利用原子躍遷的機(jī)理工作的，不能連續(xù)調(diào)諧。這是參量振蕩器和激光振蕩器的區(qū)別5在拉曼射中為何觀察不到高階斯托克斯散射？在受激拉曼散射中高階斯托克斯散射光卻較強？高階斯托克斯光的散射角有什么變化規(guī)律？由wp，ws非線性作用產(chǎn)生。如一級反斯托克斯散射光w￠s=wp+wv=wp+wp-ws由wp,wp,ws通過三階非線性產(chǎn)生。代入上式，一級反斯托克斯散射光只有滿足相位匹配條件：時才能有效地產(chǎn)生。高階斯托克斯光散射角變化規(guī)律：斯托克斯散射光都是沿著與入射光方向成θ角的圓錐角射出，其波矢均滿足一定的矢量關(guān)系，所以斯托克斯光都將相對于kp以一定的角度發(fā)射。6解釋強沖通過介質(zhì)時的自變陡現(xiàn)象？光脈沖的自變陡現(xiàn)象：峰值處n上升，光速下降，而在后沿光強下降，n下降，光速逐漸變大，以至脈沖后面部分的光“趕上”前面部分的光，造成光脈沖后沿變陡。7你知道幾種散射效應(yīng)，都有什么特點？拉曼散射、布里淵散射、受激拉曼散射、受激布里淵散射，瑞利散射五種散射效應(yīng)受激拉曼散射：強激光照射某些介質(zhì)時，在一定的條件下，散射光具有受激的性質(zhì)。@特點：相干輻射；強。(a)明顯的閾值性：即只有當(dāng)入射激光束的光強或功率密度超過一定激勵閾值后，才能產(chǎn)生受激喇曼散射效應(yīng)。(b)明顯的定向性：即當(dāng)入射激光超過一定的閥值后，散射光束的空間發(fā)散角明顯變小，可達(dá)到與入射激光相近的發(fā)散角。(c)高單色性：當(dāng)超過一定的激勵閾值后，散射光譜的寬度明顯變窄，可達(dá)到與入射激光單色性相當(dāng)或更窄的程度。(d)高強度性：受激喇曼散射光強或功率可以達(dá)到與入射激光束相比擬的程度(60~70%).(e)隨時間的變化特性：與入射激光隨時問變化的特性相類似，受激散射光脈沖時間可遠(yuǎn)短于入射激光脈沖的持續(xù)時間。受激布里淵散射①方向：聲波和散射光波沿著特定方向----聲波與強光波場w的方向相同，散射光w1與強光波場wp的方向相反(此時，增益最大)。②SBS有閾值性(與受激拉曼散射相同)。③受激布里淵散射也是非參量過程。SBS同樣可通過耦合波理論獲得,仿照(6.7-1)SRS的寫法,有：瑞利散射吸收和散射將引起激光強度減弱，破壞自聚焦和衍射之間的平衡，引起光束衍射。以下非線性光學(xué)作用使自聚焦作用中止：受激拉曼散射;受激布利淵散射;雙光子吸收;光損傷。11光折變應(yīng)在引起折射率變化上有什么特點？光折變效應(yīng)與光強無關(guān)，光強僅影響光折變過程的速度。通過均勻光照或加熱(使電荷重新恢復(fù)均勻分布，折射率變化消失)可以消除光折變，使晶體恢復(fù)初態(tài)。光折變響應(yīng)是非局域的，通過光折變效應(yīng)建立的折射率相位光柵在時間上滯后；在空間上非局域響應(yīng)，即折射率變化最大處并非光照的最強處。12偏振光著光軸方向通過石英晶體是可能發(fā)生的現(xiàn)象？說明理由？當(dāng)一束線偏振光沿光軸方向通過石英晶體可能會發(fā)生旋光效應(yīng)，其偏振面旋轉(zhuǎn)的角度與材料的厚度成正比。非涅耳解釋：認(rèn)為入射的平面偏振光是旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個圓偏振光之和，并假定圓偏振光通過上述那些介質(zhì)時是不變的，但右旋圓偏振光與左旋圓偏振光在介質(zhì)中傳播速度稍有不同，這兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏振光在通過介質(zhì)后，一個光波的相位相對于另一個便有了相移。因此，當(dāng)兩個圓偏振光在介質(zhì)出射面處重新組合時，偏振面便產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)。13光在非性介質(zhì)中傳播時，相應(yīng)的電位移矢量和電場矢量方向能否相同？正常情況下不能，特殊情況下能。理由（）1為什么參量振蕩器能過改變輸出頻率？在參量振蕩器中是否有更高的泵浦光的頻率？為什么？如果有，較高頻率的輻射和較低頻率的輻射哪一個更強？為什么？【答疑結(jié)果】參量振蕩器能改變輸出頻率大家都知道原因；能產(chǎn)生高于泵浦光頻率的光，較低頻率的更強；因為在諧振腔內(nèi)的光在滿足倍頻或者和頻的條件時將會有可能產(chǎn)生更高頻率的光，但是較高頻率的光產(chǎn)生條件是:在滿足參量振蕩的前提下還要滿足和頻或者倍頻等額外條件，因此要求更多，實現(xiàn)更不容易！2在拉曼射中為何觀察不到高階斯托克斯散射？在受激拉曼散射中高階斯托克斯散射光卻較強？高階斯托克斯光的散射角有什么變化規(guī)律？3為什么強光脈沖通過非線性晶體時脈沖寬度要增加？群速色散，Δν.Δt≈1。通過非線性晶體后，Δν減小，Δt增加，脈沖寬度增加。4參量過程中位相匹配有何意義？相干長度的物理意義？舉例說明實現(xiàn)兩種位相匹配的方法？5在位相軛波的定義？畫圖說明共軛反射鏡消除波前畸變的過程？三波混頻前向四波混頻和后向四波混頻罵一個更重要？為什么？四波混頻有哪些重要的應(yīng)用？6你認(rèn)為二階非線性效應(yīng)中的哪一個效應(yīng)最為重要？三階非線性效應(yīng)中哪一個最為重要？實際應(yīng)用中，作為光開關(guān)人們一般利用ocels效應(yīng)還是otialerr效7飛秒激器入射在玻璃中，我們能觀察到什么現(xiàn)象？說明理由？8光折變應(yīng)在引起折射率變化上有什么特點？9飽和吸和反飽和吸收與光強是否有關(guān)？兩種吸收產(chǎn)生的條件？吸收系數(shù)隨光強的增加而減小,稱為飽和吸收(SA);吸收系數(shù)隨光強的增加而增加,稱為反飽和吸收(RSA)。反飽和吸收產(chǎn)生的條件只與吸收截面有關(guān),而反飽和吸收向飽和吸收轉(zhuǎn)化,不只與吸收截面有關(guān),還受入射光強影響。即使吸收截面滿足轉(zhuǎn)化條件,入射光強沒有達(dá)到閾值光強,產(chǎn)生反飽和吸收現(xiàn)象,但不發(fā)生反飽和吸收向飽和吸收轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化的閾值光強由材料的吸收截面、能級壽命以及飽和光強決定。10當(dāng)一束偏振光沿著光軸方向通過石英晶體是可能發(fā)生的現(xiàn)象？說明理由？11說出電化率的4對易對稱性，并說明滿足的條件？二1受激布里淵散射為什么產(chǎn)生的事背向散射光？根據(jù)位相匹配條件畫圖分析受激布里淵散射能否產(chǎn)生反斯托克斯散射光？該散射又和應(yīng)用？假設(shè)受激布里淵散射的聲子壽命是20n那么他在應(yīng)用于光纖溫度傳感技術(shù)中探測器能分辨的由溫度引起變化的最小距離是多少？聲波和散射光波沿著特定方向——聲波與強光波場w的方向相同，散射光w1，與強光波場wp的方向相反（此時增益最大）SBS可產(chǎn)生w1=w-ws散射(相當(dāng)于Stokes散射)，能否像SRS那樣，SBS產(chǎn)生w2=w+wsound的散射光波(相當(dāng)于anti-stokes散射)？如果認(rèn)為在介質(zhì)中能夠產(chǎn)生w2，那么w2應(yīng)由w，w1通過三階非線性作用產(chǎn)生，即w2=w+ws=w+w-w1。相位匹配條件要求：2Kw-Kw1=Kw2。實際上，ws很小，有：w~w1~w2，即，這三個光波滿足Kw~Kw1~Kw2。則：(1)如果w1與w反向的話(增益最大時)：2Kw-Kw1=Kw2難以滿足，SBS無法產(chǎn)生anti-stokes散射光*，如圖6-1(a)所示。(2)如果w1與w不是反向的話(增益較小時)，兩者只能同向，才能滿足：2Kw-Kw1=Kw2，SBS產(chǎn)生較弱的anti-stokes散射光*，如圖6-15(b)所示。應(yīng)用：(1)光纖傳感:當(dāng)溫度或應(yīng)變發(fā)生變化時，布里淵信號將改變。(2)用于相位共軛。L（min）=vt=20*10^（-9）*2*10^（8）=4m2根據(jù)描述晶體光學(xué)性質(zhì)的基本方程，計算：縱向運行時，KDP晶體線性光電效應(yīng)偏振面偏轉(zhuǎn)90度時所加的直流電壓？（波長λ