2-мавзу: Спонтан мажбурий ва индуцирланган нурланиш. Лазерлар

Кучли ёруғлик тўлқинлари учун суперпозиция принципининг бузилиши. Ночизиқли оптик ҳодисаларнинг кўп қирралигида, уларнинг барчасига тегишли бўлган, баъзи бир умумий ҳусусиятларни кўрсатиш мумкин. Биринчидан, ёруғлик интенсивлигига кучли боғланиш мавжуд. Маълумки, ночизиқли оптик эффект етарлича юқори қувватли ёруғлик интенсивликларида сезиларли бўлади. Ночизиқли оптика ‑ кучли ёруғлик майдонлари, юқори қувватли лазер дасталари оптикасидир. Иккинчидан, ночизиқли эффектлар учун суперпозиция принципининг бузилиши характерлидир. Бу принципнинг мохияти шундаки, ҳар хил частотали, йўналишли, қутбланишли ёруғлик тўлқинлари муҳит билан бир-биридан мустақил равишда ўзаро таъсирлашадилар ва тарқаладилар. Ночизиқли оптикада бундай эмас. Бунда янги спектрал компонентлар пайдо бўлади, ҳар хил ёруғлик тўлқинлари ўзаро таъсирлашадилар, битта тўлқиннинг иккинчисига айланишигача улар орасида энергия алмашиниши рўй беради. Масалан, иккинчи оптик гармоника генерацияси.

2. Ночизиқли муҳитнинг моддий тенгламаси

Ночизиқли оптик ҳодисалар назарияси моддий тенгламалар ва Максвелл тенгламалари асосида тузилган. Диэлектрик, нейтрал, номагнит муҳит учун Максвелл тенгламалари қуйидагича бўлади:

, , , ,
бу ерда

Максвелл тенгламаларидан қуйидагича тўлқин тенгламаси келиб чиқади:
, (19.1)
у изотроп муҳит учун қуйидагича кўриниш олади:
(19.2)
(19.1) ва (19.2) тенгламаларда ‑ ёруғлик тўлқинининг электр майдони кучланганлиги вектори, ‑ муҳит қутбланишининг вектори. Бу тенгламалар тенг ҳолда ҳам чизиқли, ҳам ночизиқли муҳитлар учун ўринлидир. Бу тенгламаларга биноан, муҳитнинг қутбланиши ёруғлик майдонининг манбаси ҳисобланади.
Ўз навбатида, муҳитнинг қутбланиши тушувчи ёруғлик тўлқини таъсирида вужудга келади. Ёруғлик майдони орқали қутбланишнинг вужудга келтирилиши қуйидагича ёзилади, бу тенглама эса муҳитнинг структураси ва ҳусусиятлари кўрсатади:

Ночизиқли муҳитнинг оддий моддий тенгламаси қуйидагича бўлади:
(19.3)
Бу тенгламага биноан, муҳитнинг қутбланиши ёруғлик майдони қутбланганлигининг ночизиқли функциясидир. (19.1) ‑ (19.3) тенгламалардан оптик гармоникалар генерацияланиши ва бошқа ночизиқли оптик эффектларнинг мумкинлиги келиб чиқади. Шу ўринда такидлаш керакки, (19.3) тенгламадаги ночизиқли қўшилувчиларнинг нисбий катталиги ёруғлик майдони кучланганлигининг, яъни ёруғлик тўлқини интенсивлигининг, ошиши билан ўсади. , ⁽²⁾, ⁽³⁾,... катталиклар муҳит ҳоссаларига боғлиқ ва оптик кирувчанлик деб аталади. Ҳусусан, ‑ чизиқли оптик кирувчанлик, ⁽²⁾ ‑ иккинчи даражали ночизиқли кирувчанлик, ⁽³⁾ ‑ учинчи даражали ночизиқли кирувчанлик дейилади ва ҳоказо.