Đang tải... (xem toàn văn)
Mời các bạn tham khảo bài thuyết trình Sự trộn ba sóng sau đây để nắm bắt thêm những nội dung về quá trình phát sinh sóng tần số tổng; tạo thành tần số tổng với hiệu suất bảo toàn cao; điều kiện hợp pha; quá trình phát sóng hiệu; ứng dụng của sóng tần số hiệu.
SỰ TRỘN BA SĨNG Nhóm 5: Nguyễn Thị Phương Anh Nguyễn Thị Thu Trang Khảo sát dao động phi tuyến với trường có hai sóng đơn sắc tần số w1 w2: E E ( Z ) e i ( w1t k1 Z ) E1* ( Z ) e i ( w1t k1 Z ) E ( Z ) e i ( w2 t k Z ) E 2* ( Z ) e i ( w t k Z ) (1) Mơi trường có độ phân cực phi tuyến bậc hai: P (2) (t ) (2) E (2) (t ) 2 i (2w1t 2k1Z ) *2 i (2 w1t 2k1Z ) * 1 E E 1(Z )e E (Z )e 2E E i (2 w t 2k Z ) i (2w t 2k Z ) *2 * E (Z )e E2 (Z )e 2E2 E2 i (( w w )t ( k k ) Z )) * * i (( w w ) t ( k k ) Z )) [E1E2e E1 E2e ] * i (( w w )t (k k ) Z )) * i (( w w ) t ( k k ) Z )) [E1 E2e E1 E2e ] 2 2 1 2 2 1 2 1 2 • Chúng ta thấy từ phương trình thành phần tần số khác không xuất độ phân cực phi tuyến(2w1,2w2,w1+w2, w1-w2) P (2 w1) P (2 w P (w P (w ) w w E E 2 2 ) 2 ) 2 (SH G ) (SH G ) E1E (SF G ) E1E * (D F G ) • Tuy nhiên, số thành phần xuất xạ phát với cường độ quan sát điều kiện kết hợp pha thõa mãn Trong thực nghiệm, người ta thường chọn thành phần tần số phát cách chọn độ phân cực xạ đầu vào định hướng tinh thể phi tuyến thích hợp QÚA TRÌNH PHÁT SINH SÓNG TẦN SỐ TỔNG Trường với tần số w viết sau: Ew Với : E3 ( Z )e i (w 3t k3 z ) E3* ( Z )ei (w3t k3 z ) k3 n3w c , n 32 (1 ) (w ) Thế vào phương trình Maxwell: 2E 0 2E t 2P t2 Do mơi trường có số điện mơi tương đối khác đặc trưng 1 (w) Khi phương trình Maxwell có dạng 2E 1(w ) 2E c t 0 2P t Ew Ew z (w ) Ew3 c2 t i ( w t k3 z ) dE d E3 ik k3 E3 e cc 2 dz dz 1 (w )w 32 c2 [E3e i (w 3t k3 z ) cc] Thay vào ta VT phương trình Maxwell: (w ) E w Ew c2 t 2 i ( w 3t k3 z ) dE3 (w )w d E3 3 2ik k E3 E3 e cc 2 dz dz c Do Triệt tiêu Ta biết rằng: P (2) (t ) (2) E (2) (t ) Pw ( t ) ( w ) E w Pw (t ) ( w d3 ) E E e i ( w t ( k k ) z ) c c 2 Vế phải phương trình Maxwell có dạng; w 32 1 2P i ( w t ( k1 k ) z ) E E e cc 2 2 0c t 0c Thế vào phương trình ta được: d E3 dE i ( w t k z ) w 32 i ( w t ( k1 k ) z ) [ ik ]e E1 E e 2 dz dz 0c d E3 dE w 32 i ( k1 k k ) z (*) ) [ ik ] E1 E e 2 dz dz 0c Tạo thành tần số tổng với hiệu suất bảo tồn cao • Với điều kiện hợp pha tốt, lượng sóng với tần số tổng tỷ lệ với l2 (diện tích mơi trường truyền) -> l-> -> lượng không bị giới hạn-> vi phạm định luật bảo tồn lượng • Để tạo thành tần số tổng với hiệu suất bảo toàn cao cần thỏa mãn điều kiện sau đây: – Sóng thỏa mãn điều kiện hợp pha – Mơi trường gần không hấp thụ lượng – Biên độ biến đổi chậm Ta giả thiết rằng, E biến đổi chậm theo trục z Do đó: Phương trình (*) trở thành: ik i ( k1 k k ) z dE3 w 32 E1E 2e dz 0c i kz ) dE3 i w 32 E1E 2e dz 2 k 3c Lấy tích phân hai vế từ z = đến z = L, ta được: L i kz iw iw e 1 i kz E3 E E e dz E E 2 2 2 k c 2 k c ik Cường độ ánh sáng phát ra: I3 c n E 32 cn3 8 8 n 3w 2 Nhận thấy k 32 c iw e i kz E1E 2 2 k3c i k E 12 E 22 e i kz 1 i k 2 ĐIỀU KIỆN HỢP PHA • Sự tạo thành tần số tổng đáng kể thỏa mãn điều kiện: k k1 k k n ( ) n ( ) n ( ) n ( ) Thơng thường, có cách để thỏa mãn điều kiện kết hợp pha: Điều chỉnh góc Điều chỉnh nhiệt độ Ảnh hưởng hấp thụ lên q trình phát sóng Sự hấp thụ yếu tố bất lợi cho trình phát sinh tần số tổng vì: • Mở rộng đỉnh kết hợp pha đỉnh khác có giá trị thấp • Chiều dài xảy hiệu ứng tương tác bị giảm Là hệ số tắt dần k k , i So sánh với q trình có hệ số hấp thụ 0, giá trị đỉnh phụ thuộc vào trục z giảm theo hệ số 1/ z Với hấp thụ, chiều dài tương tác có hiệu giảm theo hàm 1/ Nếu 1T , 2T , 3T Có thể tính tốn cường độ chùm tia ló giảm theo hàm mũ z Ứng dụng trình phát sinh tần số tổng • Tần số tổng để tạo xạ điều chỉnh vùng tử ngọai cách chọn sóng đầu vào đầu laser nhìn thấy có tần số cố định lại đầu laser nhìn thấy có tần số điều chỉnh đựơc • Chuẩn đốn xác tính chất bề mặt vật liệu • Kính hiển vi quang học phi tuyến • Phép chụp cắt lớp dựa vào q trình phát sóng hài bậc hai để xác định tính chất vật liệu sinh học Q trình phát sóng hiệu So sánh trình phát tần số tổng tần số hiệu • Sự tạo tần số hiệu tạo tần số tổng trình giống • Sự khác quan trọng trình suy từ mơ tả trình tạo tần số theo giản đồ mức lượng photon Ứng dụng sóng tần số hiệu • Sự tạo tần số hiệu dùng để tạo xạ hồng ngọai điều chỉnh cách trộn sóng đầu laser nhìn thấy điều chỉnh tần số với sóng đầu laser nhìn thấy có tần số khơng đổi • Tạo dao động tham số quang ... q trình phát sóng hài bậc hai để xác định tính chất vật liệu sinh học Q trình phát sóng hiệu So sánh q trình phát tần số tổng tần số hiệu • Sự tạo tần số hiệu tạo tần số tổng q trình giống • Sự. .. khác quan trọng q trình suy từ mơ tả q trình tạo tần số theo giản đồ mức lượng photon Ứng dụng sóng tần số hiệu • Sự tạo tần số hiệu dùng để tạo xạ hồng ngọai điều chỉnh cách trộn sóng đầu laser... kết hợp pha: Điều chỉnh góc Điều chỉnh nhiệt độ Ảnh hưởng hấp thụ lên trình phát sóng Sự hấp thụ yếu tố bất lợi cho q trình phát sinh tần số tổng vì: • Mở rộng đỉnh kết hợp pha đỉnh khác có