Микроскопическая теория нелинейных оптических процессов в молекулярных кристаллах

• Автор: Лаврик, Валентина Витальевна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Донецк
• Количество страниц: 115 c. : ил

ОГЛАШЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ •

ГЛАВА I. КАНОНИЧЕСКИЙ ФОРМАЛИЗМ В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ

ОГРАНИЧЕННЫХ КРИСТАЛЛОВ

§1.1. Различные формы гамильтониана взаимодействия

излучения с веществом

§1.2. Гамильтоновский метод в электродинамике

сплошной среды

§1.3. Квантовый подход. Выбор модели и приближения

§1.4. Преобразование Гепперт-Майер

§1.5. Выводы

ГЛАВА II. ПОЛЯРИТОНЫ В' ОГРАНИЧЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ
§2.1. Диагонализация гамильтониана квантованного
электромагнитного поля, взаимодействующего
с ограниченным кристаллом. Граничные условия
§2.2. Нормальные моды системы "кристаллическая
пластинка + поле излучения". Качественное
рассмотрение
§2.3. Поляритоны в изотропной плоскопараллельной
пластинке
§2.4. Классификация процессов в пластинке
§2.5. Выводы
ГЛАВА III. ТЕОРИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ
В ОГРАНИЧЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ
§3.1. Оператор нелинейного взаимодействия
поляритонов
§3.2. Нелинейные эффекты в плоскопараллельной
пластинке
§3.3. Расчет тензора нелинейной поляризуемости

молекулярных кристаллов
§3.4. Выводы
Глава IV. ПРОЯВЛЕНИЕ ЭЛЕКГРООПТИЧВСКОГО МЕХАНИЗМА
В РАССЕЯНИИ СВЕТА
§4.1. Теория рассеяния света на внутримолекулярных
колебаниях
§4.2. Рассеяние света на межмолекулярных колебаниях
с учетом деформации молекул
§4.3. Электрооптический эффект в релеевском рассеянии
света
§4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Большие успехи в спектроскопии поверхности, интегральной и волноводной оптики, в создании тонкопленочных покрытий с заданными нелинейными свойствами делают актуальным изучение ограниченных кристаллических структур и поиск новых механизмов рассеяния. Все это требует адекватного описания в рамках кристаллооптики.
В литературе, изучающей оптические, процессы, существует три теоретических метода, отражающих градацию уровней описания взаимодействия излучения с веществом: феноменологический , полуклассический и поляритонный. Рассмотрим их более подробно.
I. Феноменологический подход основан на использовании уравнений Максвелла с токами и зарядами. Последние представляют собой непрерывные или кусочно-непрерывные функции координат и выра-жаются через усредненные макроскопические поля £ и Н с помощью так называемых материальных соотношений. Процедура усредне-ния полей и токов или же эквивалентных им поляризаций Р и М
не входит в задачи феноменологической теории, она изучается на более глубоких уровнях описания. Феноменологическая же теория занимается исследованием самых общих свойств материальных констант.
Так опираясь на кристаллографическую симметрию, она позволяет найти форму тензоров линейной и нелинейной поляризуемостей [I-4 3 .Широко используются соотношения Крамерса-Кронига между вещественной и мнимой частями восприимчивости [I] , а также некоторые
идеи термодинамики: симметрия кинетических коэффициентов Онзагера и флуктуационно-диссипационная теорема (ФДГ) [ 5,6^|
Так с помощью ФДГ удалось найти сечение рассеяния света на объемных и поверхностных модах с учетом диссипации энергии [7^. Когда же диссипативными процессами в кристалле можно пренебречь, наряду с аппаратом, основанном на ЩДГ, можно воспользоваться тео-

Е , а для ТМ-волн амплитуды И+ и Н~ :

Ч+‘ г _ 1 >Г 1-Г" г * ^ оС е л Г' * Г й.
5 К
А". с* 1-г 1+г а- .Й
(2.3.3)
где ГЕ - К?для ТЕ-волн, Для "
волн.
Внутри пластинки с диэлектрической проницаемостью £. поле представляет собой комбинацию плоских волн ( случай £ ):
А*ы' Г
Л-С ч.
вкрттУИ*

'а, (о)
й-(о)
(2.3.4)

Используя соотношения (2.3.3) и (2.3.4), найдем связь между амплитудами справа и слева на поверхности 1ШП
(Ц г '.Iі
а. V > Ко

А Г И4 і С І8.' а/ с Л -Ч а+
'1 К - ;.—2 III
А. -І& С' У і а. ч У
£(2.3.5)

• (2-3-б)
Матрица Е, , связывающая амплитуды волн справа и слева от пластинки, является унитарной. Унитарной является также матри-

ца К , связывающая амплитуды падающих и уходящих волн:
’«ГУ н "аГ

л*.
Л * М

-15(е) )
Л , „ (2.3.7.)
. М
Матричные элементы здесь имеют следующий смысл: ДІ (б) = "1/С(€) -коэффициент прохождения, а ^ - - I 5(С) /С (І) - коэффициент *
отражения. Квадрат модуля )с!(0|г имеет характерную осцилляци-онную зависимость от толщины і пластинки
« [і * £(Т- ■ (2.3.8)