Optická oprava - Optical rectification

Elektron (fialový) je tlačen ze strany na stranu pomocí a sinusově -oscilační síla, tj. elektrické pole světla. Ale protože elektron je v anharmonie potenciál (černá křivka), pohyb elektronu je ne sinusový. Tři šipky ukazují Fourierova řada pohybu: Modrá šipka odpovídá obyčejnému (lineárnímu) citlivost, zelená šipka odpovídá druhé harmonické generaci a červená šipka odpovídá optické rektifikaci. (Když není oscilační síla, elektron sedí na minimu potenciálu, ale když tam je je oscilační síla, je v průměru dále vpravo o částku zobrazenou červenou šipkou.)
Schéma iontový krystal bez použití elektrické pole (nahoře) a se sinusovým elektrickým polem způsobeným světelnou vlnou (dole). Rozostření naznačuje sinusovou oscilaci iontů. Červená šipka označuje optická oprava: Oscilační elektrické pole způsobuje posun průměrných poloh iontů, což zase mění DC krystalu polarizace.

Elektrooptická rektifikace (EOR), označovaný také jako optická oprava, je nelineární optický proces který sestává z generace kvazi-DC polarizace v nelineárním médiu při průchodu intenzivního optického paprsku. Pro typické intenzity je optická náprava fenoménem druhého řádu[1] který je založen na inverzním procesu elektrooptický efekt. Poprvé to bylo hlášeno v roce 1962,[2] když záření z a rubínový laser byl přenášen prostřednictvím dihydrogenfosforečnan draselný (KDP) a fosforečnan dideuterium draselný (KDdP) krystaly.

Vysvětlení

Optickou rektifikaci lze intuitivně vysvětlit z hlediska symetrických vlastností nelineárního média: v přítomnosti preferovaného vnitřního směru polarizace nezmění své znaménko současně s hnacím polem. Pokud je tato reprezentována sinusovou vlnou, bude vygenerována průměrná DC polarizace.

Optická náprava je analogická k elektrický usměrňovací účinek produkovaný diody, přičemž AC signál může být převeden („usměrněn“) na DC. Ale je ne ta samá věc. Dioda může přeměnit sinusové elektrické pole na stejnosměrný proud, zatímco optická usměrnění může přeměnit sinusové elektrické pole na stejnosměrnou polarizaci, ale ne stejnosměrný proud. Na druhou stranu a měnící se polarizace je druh proudu. Proto, pokud je dopadající světlo stále intenzivnější, způsobí optické usměrnění stejnosměrný proud, zatímco pokud je světlo stále méně intenzivní, způsobí optické usměrnění stejnosměrný proud v opačném směru. Ale opět, pokud je intenzita světla konstantní, optická usměrnění nemůže způsobit stejnosměrný proud.

Když je aplikované elektrické pole dodáváno a femtosekunda -šířka pulzu laser, spektrální šířka pásma spojená s tak krátkými pulsy je velmi velká. Smíchání různých frekvenčních složek vytváří pulzující polarizaci, která vede k emisi elektromagnetických vln v terahertz kraj. EOR efekt je poněkud podobný klasické elektrodynamické emisi záření zrychlujícím / zpomalujícím nábojem, až na to, že zde jsou náboje ve vázané dipólové formě a generace THz závisí na citlivosti druhého řádu nelineárního optického média. Populární materiál pro generování záření v rozsahu 0,5–3 THz (vlnová délka 0,1 mm) je telurid zinečnatý.

Optická náprava se také objeví na kov povrchy podobným účinkem jako povrchová druhá harmonická generace. Účinek je však ovlivněn např. G. nerovnovážnou excitací elektronů a obecně se projevuje složitěji.[3]

Podobně jako u jiných nelineárních optických procesů se také uvádí, že se optická rektifikace zvýší, když povrchové plazmony jsou vzrušeni na kovovém povrchu.[4]

Aplikace

Spolu s nosným zrychlením v polovodičích a polymerech je optická rektifikace jedním z hlavních mechanismů pro generování terahertzového záření pomocí laserů.[5] To se liší od jiných procesů generace terahertzů, jako je polaritonics kde polární mřížová vibrace se předpokládá, že generuje terahertzové záření.

Viz také

Reference

  1. ^ Rýže et al.„Terahertzova optická oprava z <110> krystalů směsi zinku,“ Appl. Phys. Lett. 64, 1324 (1994), doi:10.1063/1.111922
  2. ^ Bas et al.„Optická oprava“ Phys. Rev. Lett. 9, 446 (1962), doi:10.1103 / PhysRevLett.9.446
  3. ^ Kadlec, F., Kuzel, P., Coutaz, J. L., "Studium terahertzového záření generovaného optickou rektifikací na tenkých zlatých filmech," Optická písmena, 30, 1402 (2005), doi:10.1364 / OL.30.001402
  4. ^ G. Ramakrishnan, N. Kumar, P. C. M. Planken, D. Tanaka a K. Kajikawa, „Terahertzová emise s povrchovým plazmonem vylepšenou monovrstvou hemicyaninu,“ Opt. Vyjádřit, 20, 4067-4073 (2012), doi:10.1364 / OE.20.004067
  5. ^ Tonouchi, M, „Špičková terahertzová technologie,“ Fotonika přírody 1, 97 (2007), doi:10.1038 / nphoton.2007.3