Optický efekt Kerr
Na optický efekt Kerr odpovídá dvojlom vyvolané proměnným elektrickým polem, proporcionální druhé mocnině tohoto pole. Poprvé to u molekul představujících směry větší polarizovatelnosti pozorovali francouzští fyzici Guy Mayer a François Gires v roce 1963. Dostatečná intenzita světla byla získána díky spouštěnému laseru.
Teorie
Stejně jako statický efekt Kerr se tento nelineární optický efekt objevuje ve třetím pořadí. Chcete-li jej interpretovat, uvažujme elektrického pole v médiu elektrického citlivosti o pořadí 3 , označená . Silový rozklad elektrického pole polarizace zahrnuje výraz řádu 3 , uvedený , výrazuE(t)=E(t)Ez=E0cos(ωt)Ez{\ displaystyle \ mathbf {E} (t) = E (t) \ mathbf {e_ {z}} = E_ {0} \ cos {(\ omega t)} \ mathbf {e_ {z}}}χ(3){\ displaystyle \ chi ^ {(3)}}P(3)(t){\ displaystyle \ mathbf {P} ^ {(3)} (t)}
P(3)(t)=ε0χ(3)E3(t)Ez =14ε0χ(3)E03[cos(3ωt)+3cos(ωt)]Ez,{\ displaystyle {\ begin {aligned} \ mathbf {P} ^ {(3)} (t) & = \ varepsilon _ {0} \ chi ^ {(3)} E ^ {3} (t) \ mathbf { e_ {z}} \\\ & = {\ frac {1} {4}} \ varepsilon _ {0} \ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {3} \ left [\ cos {(3 \ omega t)} + 3 \ cos {(\ omega t)} \ vpravo] \ mathbf {e_ {z}}, \ end {zarovnáno}}}kde je dielektrická permitivita vakua. Termín odpovídající optickému Kerrovu je spojen s termínem pulzace , amplituda . Vezmeme-li v úvahu pouze účinek tohoto termínu, polarizace média je
ε0{\ displaystyle \ varepsilon _ {0}}ω{\ displaystyle \ omega}34ε0χ(3)E02E(t){\ displaystyle {\ frac {3} {4}} \ varepsilon _ {0} \ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2} E (t)}P(t){\ displaystyle \ mathbf {P} (t)}
P(t)=ε0(χ(1)+Δχ)E(t){\ displaystyle \ mathbf {P} (t) = \ varepsilon _ {0} \ left (\ chi ^ {(1)} + \ Delta \ chi \ right) \ mathbf {E} (t)},
se změnami citlivosti . Nyní, s indexem lomu spojeným relací , má tato variace za následek modifikaci světelného indexu.Δχ=34χ(3)E02{\ displaystyle \ Delta \ chi = {\ frac {3} {4}} \ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2}} ne{\ displaystyle n}χ{\ displaystyle \ chi}ne=(1+χ)1/2{\ displaystyle n = (1+ \ chi) ^ {1/2}}
Δne=Δχ2ne0=38χ(3)E02ne0{\ displaystyle \ Delta n = {\ frac {\ Delta \ chi} {2n_ {0}}} = {\ frac {3} {8}} {\ frac {\ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2}} {n_ {0}}}}, pro , s .
Δne≪ne0{\ displaystyle \ Delta n \ ll n_ {0}}ne0=(1+χ(1))1/2{\ displaystyle n_ {0} = (1+ \ chi ^ {(1)}) ^ {1/2}}Aplikace
Optický efekt Kerr se podílí na fenoménu autofokusu , na činnosti femtosekundového laseru a také na fázové automodulaci , která umožňuje výrobu optických solitonů používaných v telekomunikacích z optických vláken .
Poznámky a odkazy
-
G. Mayer a F. Gires , „ Působení intenzivní světelné vlny na index lomu kapalin “, Reports, Académie des Sciences de Paris , sv. 258, 1964, str. 2039-2042
-
RG Brewer a JR Lifsitz , „ Úzké optické vlnovody a nestability indukované v kapalinách “, Physics Letters , sv. 1, 1966, str. 79-81
-
F. Gires , „ O některých účincích nelineární interakce mezi světlem a hmotou “, Annales de radioélectricité , sv. 23 (94), 1968, str. 281-305
-
NJ Harrison a BR Jennings , „ Laserem indukované Kerrovy konstanty pro čisté kapaliny “, Journal of Physical and Chemical Reference Data , sv. 21 odst.1, 1992, str. 157-163
-
MG Kuzyk , J. Pérez-Moreno a S. Shafei , „ Pravidla a škálování v nelineární optice “, Physics Reports , sv. 529, 2013, str. 297-398
-
Tento výraz lze získat z vlastnosti v kombinaci s expanzí .cosX=12(EiX+E-iX){\ displaystyle \ cos {x} = {\ frac {1} {2}} (e ^ {ix} + e ^ {- ix})}(na+b)3=na3+3na2b+3nab2+b3{\ displaystyle (a + b) ^ {3} = a ^ {3} + 3a ^ {2} b + 3ab ^ {2} + b ^ {3}}
-
Tento výraz pochází z vývoje omezeného na objednávku 1 , s .F(X)=F(0)+F′(0)X+Ó(X){\ displaystyle f (x) = f (0) + f '(0) x + o (x)}F(X)=(1+X)1/2{\ displaystyle f (x) = (1 + x) ^ {1/2}}
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">