principy_nelinejnoj_optiki_1989 (769482), страница 34
Текст из файла (страница 34)
е) 8» — длина волны»-й стоксовой компоненты, Аз( — длина волны 1-й антистоксовой коэшоиевтм. «) Гээооврвевмй водород при температуре Эоэ К. г) Нмпулвс с энергией 85 мдж лээера ив красителе РОЬ-1 Еирмы ооэп»э-вэу, иа- качиваемОгО лазерОм иа Ма: УАО типа ПСК-»А. д) импульс с энергией 17 мдж второй гармоники получении лаеера на красителе Р1Н.-», иеиачиваемого лаэерои иа Ха; УАО типа ПСК-»А. около $075 1241 Излучение с длиной волны $6 мкм особенно важно для лазерного разделения изотопов урана путем колебательного возбуждения ()Ре. Такое иалучение можно также получить с помощью ВКР на вращательных переходах молекул параводорода с И8 При (АЯэ) 213 (АЯ,) 234 (АЯэ) 259 (АЯэ) 290 (АЯэ) 330 (АЯэ) 382 (АЯэ) 454 (АЯ») 730 (Я ) ((Я,) 1855 (Яэ) 207 (АЯэ) 227 (АЯэ) 251 (АЯ ) 317 (Я,)' 365 (Яэ) 430 Фэ) 524 (Я ) 669 (Яэ) 0,0031 0,0091 0,024 0,054 0,10 0,26 0,78 211 17 6,2 0,60 0,038 0,19 0,54 2,2 3,1 1,2 0,24 0,060 1,81 1,81 1,60 1,67 2,10 2,32 2,76 2,9 1,31 4,35 3,99 1,45 1,81 1,81 0,58 4,35 2,32 1,60 1,45 использованием иалучения лазера на СО, В работе [25] было получено выходное излучение с энергией 1 Дж и пиковой мощностью около 20 МВт при квантовой эффективности преобразования 85%.
Удалось также получить перестраиваемое излучение в далеком ИК диапазоне вплоть до 257 мкм с помощью ВКР на вращательных переходах Ч(з) в НР при использовании в качестве источника накачки перестранваемого по частоте ИК излучения ВКР в Н„ в свою очередь возбуждавшегося лазером на красителе с ламповой накачкой [26].
и. Перестраиеаемый источник УФ диапазона, осноеанный на антистоксоеом ВКР Вынужденное антистоксово КР возможно, если на комбинационном переходе создана инверсная населенность (р,(р, в (10.5), что приводит к положительному коэффициенту усиления в экспоненте для поля В,). Было высказано предположение о создании таким способом мощных, перестраиваемых в широком диапазоне источников УФ иалучения. Для получения инверсной населенности в общем случае необходимо выбрать в качестве верхнего уровня в процессе комбинационного рассеяния метастабильное состояние.
Существует множество способов заселения этого метастабильного состояния. В недавнем эксперименте [27] процесс фотодиссоциации использовался для получения инверсной населенности между метастабильным уровнем и основным состоянием продукта диссоциации, а затем наблюдалось антистоксово ВКР из метастабильного состояния. Например, при накачке лазером на Агр соединение Т1С1 диссоциирует на Т1 и С1. Получающийся при диссоциации таллий окааывается в метастабильном состоянии бр'Рм„причем при начальной концентрации молекул Т1С1 6,9 10" см ' можно достичь концентрации атомов галлия 4 .
10" см '. Если затем направить в эту фотодиссоциированную систему излучение второй или третьей гармоники лазера на неодиме с модулированной добротностью, то легко наблюдается антистоксово ВКР на переходе иэ состояния бргРгг~г в основное состояние бра"~~г таллия. Коэффициент преобразования в ячейке длиной 25 см достигал 10 оп. В качестве источника излучения можно использовать и спонтанное антистоксово КР [28].
При использовании высоколежащего метастабильного состояния излучение может перестраиваться в узком интервале в коротковолновой части УФ диапазона. Такой источник может обладать уникальными свойствами: уакой линией, сверхкоротким импульсом излучения, сравнительно высокой пиковой спектральной яркостью. к. ВКР как метод спектроскопии еысокого разрешения Теория ВКР, развитая в разделах 10.2 и 10.3, показывает, что коэффициент усиления для стоксовой компоненты ба(ы~-ы.) и соответствующий коэффгщиент затухания волны накачки пропор- 1Вз циональны множителю, описывагощему контур линии КР. Следовательно, измеряя коэффициент усиления стоксовой компоненты или коэффициент затухания волны накачки в функции разности 909>О Д7У,О еь-юг1сй ' Рис.
10АЗ. Спектр обращенного КР в окрестности моды те молекулы СРе пэи давлении 4 Терр. Переходы, относящиеся к основной и горячей полосам, обозначены 1 и 1 соответственно. Испольаовались излучение накачки мощностью 2 МВт и пробное излучение мощностью 100 мВт. Импульсы сигнала, следовавшие с частотой 10 Гд, усредвялись с постоянной времеви 3 с 10юуевел А. О Еаавгв апб Аррйсаиове/Еба гр. О. М. Оа!шатаев, С. Т.
Ойп апб А. Моогаб1ав.— Вегйш Врг1пйег-Чег1ай, 1981. Р. 671 Рис. 10.14. Спектр сигнала комбинационного усиления Ь от монослоя р-нитробевеойной кислоты, адсорбнроаавпого на тонкой пленке окиси алюминия, ване- сенной на фторид натрия. Отмечены три главных максимума [Негяаге 1. Р АПаге Ю. Б. 77" И 70 ИОО !670 ИЗО Саеш р1гуа у„е11 1980 р 74. ,а о, см-' р. 6071 частот в~-в., мы должны получить контур линии, идентичный спектру спонтанного КР.
Первый метод носит название спектросиопии комбинационного усиления, второй — спектроокопии обра'брп щепного комбинационного рассеяния. При этом когерентные методики имеют два важных преимущества. Во-первых, нет необходимости иметь спектрометр, так как спектральное разрешение определяется только ширинами линий лазеров, которые могут быть на много порядков уже, чем аппаратная функция спектрометра. Эту методику можно использовать для получения с высоким разрешением спектров КР газов, что недостижимо в спектроскопии спонтанного КР 181. Пример такого спектра приведен на рис.
10.13. Во-вторых, при испольаовании импульсов непрерывного лазера, работающего в режиме синхронизации мод, и техники синхронного детектирования когерентная методика спектроскопии КР может иметь очень высокую чувствительность и может быть использована для изучения спектров КР тонких пленок и адсорбированных молекул 1291 При этом, как показал Херптэдж, возможно детектирование монослоев молекул.
Результат его эксперимента приведен на рис. 10Л4. $0.7 Вынужденное поляритонное рассеяние Возбуждение среды ргь обсуждавшееся в разделе 10.3, в общем случае может быть одновременно активным в ИК поглощении и в комбинационном рассеянии — другими словами, оно может возбуждаться как двухфотонным способом в процессе комбинационного у ш„ Рис. 10.15. Сэлэаквые моды фотонов в поперечных оптических фоиоиов в ионном кристалле. Толкал ториаовтальвая прямая соответствует осциллиторам с частотой ют в отсутствие связи с электроматиитвым полем, а тонкая наклонная прямая а = саба(ао) соответствует электромагвитвым волнам в кристалле, ие ээаимодействующим с колебаниями решетки ва частоте мт Жирными лввилми проведены кривые, отвечающие дискерсиоввым соотиошеввлм кри иалвчии взаимодействии колебаний решетки и электромагнитной волны.
Одним иа реэулътатоэ взаимодействии валяется обраэоваиве зазора между ма и мт, в котоРом волновой вектор ЯвлЯетсЯ чисто мнимым, а его амплитУда задается штриховой кривой. мт 1бм рад/с, и = 1бм оад/с НГпге1 С. 1вггобисйов го Бойй Б1аге РЬуа1са — бел еб.— М. Ул тумеу, 1Ф6. Р. ЗОЦ рассеяния, так и однофотонным способом в процессе ИК поглощения. Такая ситуация имеет место, например, для фононов в полярных кристаллах. Прямая связь между электромагнитной волной 171 ИК диапазона и фононами приводит к возникновению волны возбуждения смешанной природы, которая известна как поляритон (30). Типичная дисперсионная кривая полярного кристалла пока- вана на рис.
10Л5. Вследствие сильной дисперсии в области й(зз"е/с при комбинационном рассеянии на поляритонах частота комбинационного резонанса зависит от угла рассеяния, что связано с условиями сохранения энергии и импульса а7) = с). + ве и к( )4 + я„ где е)е и йе — частота и волновой вектор поляритона. ВКР на поляритонах (или вынужденное поляритонное рассеяние) происходит при достаточно мощной накачке. Это явление можно описать, вновь прибегнув к теории связанных волн. На этот раз во взаимодействии участвуют четыре волны: волна накачки Е), стоксова волна Е„ ИК волна Е, и волна материального возбуждения ррм Этот процесс можно считать комбинацией процесса параметрической генерации, обсуждавшегося в гл. 9, и процесса ВКР, рассмотренного в предыдущих разделах. Соответствующие волновые уравнения, описывающие эти четыре волны, имеют вид (31) с 7 Х (7 Х) — — ',) Е.
= ~, (7~РЕ Е; Р ЕМ Е р)), с ВЕ 4ЯЕЕ (Е) Е Ф Ч Х~(Ч Х) — —,ее~Ее = — еее~Х Е(Е, + УАяР~(], (10.34) ( д у Ф вЂ” + 1е)м+ Г~(~ р» — (А~(Ее + МяЕ(Ее) (р( — рс)р Ч Х (Ч Х) — —, ее,сс~ Ее = —, еет зЕЕ(Е„ с ер 1 4яе)е (е) где д(е) — обычная квадратичная нелинейная восприимчивость, а Ар( = <1! — ег ееИ> †, матричный элемент перехода, соответствующий ИК возбуждению материальной системы из состояния И> в состояние 11>. Слагаемые дк1(1Е(~еЕ;, отвечающие нерезонансному вкладу в восприимчивость, в (10.34) для простоты опущены.
Если отклик ря является стационарным, то, избавляясь в (10.34)' от р~(, получаем где »з>»ю н4Р~»(Р» — Ру) ь ("з»зг»+ '~ г») з»»»)м~~ф — Р» а (з»з — »з» + $Гп)' »т] Ал] (р» — г~) " 'ее '* а ( — „. г,.)' а уравнение йз = (»за~с) ез,'Ее фактически описывает поляритон- 1/3 ную дисперсионную кривую.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
