光电子学理论与技术9qymppt课件

1、例题1.如果一光线沿着与z轴成角的方向传播(如下图所示装置)，证明双折射对相位延迟的贡献是2220012ennncl双折射相应的折射率变化为 12220200eennnnn推倒光束的最大允许发散角的近似表达式，使其中不对调制器的工作造成干扰。双折射双折射例题2.将一振幅为频率为的光束分成相同的两束光，一束光不变，而对另一束光按下式进行相位调制：)(cosmmta再将两束光相干合并。（整个过程可以通过在迈克耳孙莫雷干涉仪或马赫曾德干涉仪中的一臂上加一个相位调制器来实现）。1.将合并场表示为下面的形式timetfEcos)(合2.证明：当时,1, 2/a1, 2/a)cos24(0)cos21 (

2、timmetEE合3.求出射光束的近似频谱。4.求：光强调制系数的一般表达式。202EE合5.利用4.的结果，说明怎样得到探测光电流与调制信号成比例的线性调制响应。2合测EItmcostmcosChapter 4 非线性光学技术4.1 概述一、非线性光学的基本概念激光出现以后，介质在强度高、单色性和相干性好的激光作用下产生的电极化强度(Polarisation)P与入射场强E的关系，不是简单的线性关系，还含有非线性项， P (1)(2)(3)000:.LNLPPPEE EE E E是一阶电极化率(Susceptibility),为二阶张量；是二阶电极化率,为三阶张量；是三阶电极化率,为四阶张量

3、；描述介质非线性性质的光学叫非线性光学。)1()1(2)(3)二、非线性光学的发展概况二、非线性光学的发展概况1961年P.A. Franken 实验 红宝石激光器的二次谐波(倍频效应); NBloembergen 理论非线性光学发展的三个阶段：1.六十年代：高功率激光器与介电晶体、气体和液体相互作用。参数波混频，受激Raman 散射，自聚焦。2.七十年代：可调谐染料激光器，和、差频，Coherent Anti-Stokes Raman Scattering(CARS).锁模激光器产生的亚纳秒脉冲促进了时间分辨非线性光谱学和相干瞬态光谱学的发展。中期和后期，光纤通信的发明引起人们对非线性光学的

4、更大兴趣。3.八十年代和九十年代初:通过超快光电相互作用和激光束对信号的高平行控制性质实现了光信息的处理和存储。探索新材料的性质，如MGW，光纤波导有机聚合物和光折变材料等。在对信号处理的研究发现了一些新的效应如光双稳，相共轭和光孤子等。非线性光学现象的主要种类： 1)在线性介质中传播的各光波间相互耦合而呈现的倍频、和频、差频及混频等现象； 2)介质在光场作用下由于折射率的变化而引起光束的自聚焦、光束自陷及光双稳和感应光栅等现象； 3)当共振介质在超短脉冲作用下，将产生的光学章动，自由感应衰减和光子回波等相干瞬态等现象。三、非线性电极化率00000(1)(2)1(3)0(4)HEtEPHttE

5、PHDEPBH 2200022)EPEtt （0LNLLNLPPPEP 0(1)L220022)NLPEEtt （1.非线性电极化率的描述222001( )Nemi 2()2202( )( )2( )( )()2i ti td r tdr teEr tArteedtdtm 312222222201101201212111()()2()2()2()Ne Amiii ，122322222200322222200()2(2) (44)1(2)(2) (44)nnnnnnnnnnnENe AmiiNe Amiin时P(21212123123( )( )( )()()()(,)()()()iijjijk

6、jkjjkijkljkljklPEEEEEE ，2.非线性电极化率的性质121212(,)()()()iijkjkjkPEE ，1(2 )(2 )2ijkijkd(2 )ijkd非线性系数23023( )(2 )(2 )2mAdN e 4.2 电磁波在非线性介质内的传播电磁波在非线性介质内的传播一、电磁波在非线性介质内的传播方程220022)NLPEEtt （二、非线性互作用的基本方程耦合波方程1( , )( ,)exp (). .2nnnnE r tE ri k rtcc1( , )( ,)exp (). .2nnnnP r tP ri k rtcc2200(, )() (, )(, )nnnnnNLnEzEzPz 20( )(, )exp()2nnnNLnnndEzie Pzik zdzk 耦合波方程*101233 2332232(, )2(;,)(, )(, )exp () NLPze eEz Ezi kkz *202133 1331131(, )2(;,)(, )(, )exp () NLPze eEz Ezi kk z 303121 2112212(, )2(;,)(, )(, )exp () NLPzeeEz Ezi kkz 2*113221exp()effdEiE Ei kzdzk c 2*223122