Quá trình cơ bản BEFWM là trường hợp FWM không suy biến, như trong hình 2.1, trong đó, cặp các chùm tia tương tác ( Ei, E4) và ( E2, E3) có khoảng cách tần số gần bằng hoặc bằng tần số âm cộng hưởng (Q) theo quá trình SBS (|ứ)j-ứ)4| = |ứ)2-ứ)3| = Q ). Theo thuật ngữ nguyên lý “trộn bốn sóng”, ta xem cặp sóng Ei và E2 truyền ngược chiều nhau là các sóng bơm và sóng E3 là sóng tín hiệu ( hoặc thăm dò). Các chùm bơm thường là các sóng mạnh,
nó cung cấp năng lượng quang học cho quá trình tương tác và chùm tín hiệu có thể là chùm sóng yếu. Trong BEFWM, chùm tín hiệu và chùm bơm ngược gặp nhau để điều khiển sóng âm thông qua hiện tượng điện giảo làm thay đổi chiết suất của môi trường. Chùm bơm thẳng sẽ bị tán xạ từ môi trường để tạo thành sóng liên hợp E4 . Sóng này sẽ là liên hợp pha không gian với chùm tín hiệu E3.
Môi trường Brilloun - hoạt động
E
E ,
Illnh 2.1: Tĩ 'ộn bốn sóng tăng cường Brillonin do sự tưong tác của hai chùm tia tmyền ngược chiều (Ej và E2) và chùm tia kết hợp (E4) trong môi trường hoạt
Brillonin.
Thí nghiệm đầu tiên về hệ này đã được thực hiện bởi Basov [5] với mục đích tạo ra mặt đầu sóng ngược của các xung yếu. Ngoài ra, với xung thăm dò yếu, một xung bơm mạnh cùng tần số được sử dụng để tạo ra SBS và sinh ra xung bơm Stokes truyền ngược chiều. Từ đó, xung dò được phản xạ trong chế độ trộn bốn sóng. Lý thuyết và thí nghiệm đã chỉ ra rằng độ phản xạ thăm dò yếu bằng độ phản xạ của xung bơm mạnh. Một ưu điểm của hệ thống này là mặt đầu sóng của xung laser và xung Stokes có thể liên hợp pha một cách tự động bởi quá trình SBS bình thường và sóng bơm phang là không cần thiết như trong FWM. Nhược điểm của hệ thống này là độ phản xạ của đầu dò bị giới hạn với giá trị nhỏ hơn 1 do sự tương tác của sóng bơm, dẫn đến sự suy giảm laser bơm Ei.
Tách các chùm bơm để loại bỏ sự tương tác giữa chúng có thể làm tăng hiệu quả của quá trình này, nhưng bơm ngược phải được tạo ra ở bên ngoài môi trường trộn bốn sóng. Hai phương pháp được sử dụng để tách các chùm bơm: tách tần số BEFWM và khử phân cực BEFWM.
Tách tan so BEFWM [6], [7], [8] được thực hiện bằng cách sao cho tần số chùm bơm không cộng hưởng với sóng âm. Trường hợp phổ biến nhất ( và đơn giản nhất để tiến hành thí nghiệm) là phải có sóng bơm cùng tần số
(a>1 = ữ>2 = co). Đối với BEFWM, chúng ta cần có tần số chùm thăm dò đã điều
hưởng từ các sóng bơm do tần số âm. Một trường hợp đặc biệt thú vị được khảo sát trong các thí nghiệm của Andreev [6] là với chùm thăm dò có tần số đối Stokes ( a>3 = Cũ4- Q ) dẫn đến sóng kết hợp được tạo thành với tần số Cũ- Q .
Trong các thí nghiệm, độ phản xạ liên hợp pha có giá trị ( / 4/ / 3)« 7 x l0 5. Độ phản xạ riêng là một hàm của cường độ bơm và độ dịch pha (Ak). Đặc biệt,
dịch pha có thể dẫn đến sự dịch pha giữa các nhiễu âm trong hai số hạng tương tác cộng hưởng e X và e2e], làm sự mất ổn định thời gian lớn [11],
dẫn đến độ phản xạ rất lớn được quan sát. Phân tích trạng thái dừng của sự tương tác [7] cũng dự đoán được cực trị trong các nghiệm để độ phản xạ liên hợp pha tăng đến vô cùng. Các nghiệm này bỏ qua sự suy giảm của cường độ bơm, mà rõ ràng đó là hạn chế để quan sát được độ phản xạ rất cao. Scott [8] đã sử dụng mô hình số của trường hợp tức thời bao gồm sự suy giảm và dịch pha (Ak).
2.2 Mô hình lý thuyết của BEFWMHệ phương trình đặc trưng BEFWM