Вынужденное рассеяние света в наноразмерных системах

• Автор: Чернега, Николай Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 248 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение

Глава 1. Наноразмерные системы в оптике

ХЛОсобенности оптических характеристик фотонных

кристаллов

1.2 Технология производства фотонных кристаллов

1.3 Оптические свойства синтетических опаловых матриц

Глава 2. Вынужденное комбинационное рассеяние света в нанокомпозитах на основе синтетических опаловых матриц

2.1 Введение

2.2 Вынужденное комбинационное рассеяние света в синтетических

опаловых матрицах, инфилыпрованных комбинационно активными жидкостями
2.3 Обсуждение результатов эксперимента по наблюдению вынужденного
комбинационного рассеяния света в синтетических опаловых матрицах, инфильтрованных комбинационно активными жидкостями
Глава 3. Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние света в твердотельных наноразмерных структурах
3.1 Введение
3.2 Экспериментальное наблюдение вынужденного глобулярного рассеяния света в нанокомпозитах на основе синтетических опалов
3.3 Морфологически зависимый акустический резонанс в тонких пленках

ЪА.Обсуждение экспериментальных результатов
Глава 4. Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние света
в суспензиях наночастиц
4.1 Введение
4.2 Технология получения образцов и экспериментальная установка

4.3 Экспериментальные результаты
Глава 5. Преобразование амплитудно-фазовых характеристик лазерного излучения при вынужденном комбинационном рассеянии света
5.1 Введение
5.2 Экспериментальная установка
5.3 Преобразование амплитудно-фазовых характеристик лазерного импульса при прохождении через нелинейную среду с двухфотонным поглощением (ДФП) и высокочастотным Керр-
эффектом
5.4 Образование изображения при освещении объекта когерентным светом.
Метод фазового контраста с использованием нелинейно-оптического фильтра
5.5 Восстановление и обработка изображений при ВР света. Нелинейнооптическая фильтрация при ВР как способ обработки оптического изображения
5.6 Энергетические характеристики ВКР в средах, используемых для восстановления и обработки оптического
изображения
Заключение
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Исследования особенностей нелинейного взаимодействия электромагнитного излучения с веществом составляют основу современной оптики, позволяя не только получать информацию о фундаментальных особенностях этого взаимодействия, но и находить многочисленные практические применения в различных областях науки и техники [1,2]. Среди широкого спектра нелинейно-оптических эффектов вынужденные рассеяния (ВР) света различного типа занимают исключительно важное место: - на их основе созданы многочисленные преобразователи частоты когерентного излучения, позволяющие осуществлять эффективное преобразование частоты исходного лазерного излучения в диапазоне от сотен до нескольких тысяч обратных сантиметров; - с помощью ВР - компрессоров созданы источники пико секунд шах лазерных импульсов; - методы обращения волнового фронта при вынужденном рассеянии Манделыптама-Бриллюэна используются для коррекции волнового фронта лазерного излучения и формирования пучков когерентного излучения с наперёд заданными амплитудно-фазовыми характеристиками. Широкое применение явлений нелинейной оптики для решения большого числа практических задач определяет актуальность как исследований методов повышения эффективности нелинейно-оптического взаимодействия, так и изучения новых физических механизмов, приводящих к такому повышению.
Одним из способов увеличения эффективности нелинейно-оптического взаимодействия, в том числе вынужденных рассеяний света, является использование наноразмерных систем. Ярким примером такого использования является поверхностно-усиленное комбинационное рассеяние света - эффект, заключающийся в гигантском резонансном увеличении сечения комбинационного рассеяния света, возбуждаемого в молекулах, находящихся на поверхности металлических наноструктур [3].

Взаимодействие электромагнитного излучения с материальной средой описывается поляризацией среды р. В общем случае поляризация является нелинейной функцией поля:
р,=2>,а+Е4*)£А+Тх$ЕАЕ,+■■■ (1.1)
Первый член в данном выражении определяет линейную поляризацию среды, члены более высоких порядков отвечают за нелинейное взаимодействие и определяют конкретные нелинейно-оптические процессы. Коэффициенты при напряженностях поля (линейные и нелинейные восприимчивости) характеризуют оптические свойства среды. Электронное и молекулярное строение материальной среды определяет конкретные значения восприимчивостей. В зависимости от типа, симметрии материальной среды некоторые коэффициенты могут обратиться в нуль. В частности, для центросимметричной среды в нуль обращается второе слагаемое. При этом основной вклад в нелинейно-оптические процессы вносит третье слагаемое. Генерация разностной и суммарной частот, параметрическая генерация, статический эффект Поккельса, генерация второй оптической гармоники и ряд других нелинейно-оптических эффектов определяются квадратичной восприимчивостью %{2). Нелинейная восприимчивость третьего порядка х(У) определяет такие эффекты, как генерацию третьей оптической гармоники; изменение показателя преломления, пропорциональное напряженности приложенного электромагнитного поля, самофокусировку и самодефокусировку, двухфотонное поглощение света, вынужденное комбинационное рассеяние света (ВКР), вынужденное рассеяние Манделыптама-Бриллюэна (ВРМБ) и т.д. [20].
При выполнении условия наличия соответствующей нелинейности все эти процессы могут быть реализованы в фотонных кристаллах. Учитывая свойства фотонной запрещенной зоны, эффективность этих нелинейнооптических процессов в фотонных кристаллах может быть значительно