Optikai Kerr effektus

Az optikai Kerr-effektus változó elektromos tér által kiváltott kettős törésnek felel meg , arányos ennek a mezőnek a négyzetével. Először figyelték meg a nagyobb polarizálhatóságot mutató molekulák esetében Guy Mayer és François Gires francia fizikusok 1963-ban. A kiváltott lézernek köszönhetően elegendő fényintenzitást értek el.

Elmélet

A statikus Kerr-effektushoz hasonlóan ez a nemlineáris optikai effektus is a harmadik sorrendben jelenik meg. Értelmezésére, vegyünk egy elektromos mező közegben elektromos fogékonyság a rend 3 , jele . A teljesítmény bomlása az elektromos mező a polarizációs tartalmaz egy ideje sorrendben 3 , megjegyezte , a kifejezés ${\ displaystyle \ mathbf {E} (t) = E (t) \ mathbf {e_ {z}} = E_ {0} \ cos {(\ omega t)} \ mathbf {e_ {z}}}$ ${\ displaystyle \ chi ^ {(3)}}$ ${\ displaystyle \ mathbf {P} ^ {(3)} (t)}$

{\ 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} \ balra [\ cos {(3 \ omega t)} + 3 \ cos {(\ omega t)} \ right] \ mathbf {e_ {z}}, \ end {igazított}}}

hol van a vákuum dielektromos permittivitása . Az optikai Kerr-hatásnak megfelelő kifejezés a pulzálás , az amplitúdó kifejezéshez kapcsolódik . Figyelembe véve, csak a hatása ezt a kifejezést, a polarizáció a közeg van ${\ displaystyle \ varepsilon _ {0}}$ $\omega$ ${\ displaystyle {\ frac {3} {4}} \ varepsilon _ {0} \ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2} E (t)}$ ${\ displaystyle \ mathbf {P} (t)}$

{\ displaystyle \ mathbf {P} (t) = \ varepsilon _ {0} \ left (\ chi ^ {(1)} + \ Delta \ chi \ right) \ mathbf {E} (t)}

az érzékenység változásával . Most, hogy a törésmutatót a reláció kapcsolja össze , ez a variáció a fényindex módosítását eredményezi. ${\ displaystyle \ Delta \ chi = {\ frac {3} {4}} \ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2}}$ $nem$ $\ chi$ $n = (1 + \ chi) ^ {1/2}$

{\ displaystyle \ Delta n = {\ frac {\ Delta \ chi} {2n_ {0}}} = {\ frac {3} {8}} {\ frac {\ chi ^ {(3)} E_ {0} ^ {2}} {n_ {0}}}}

, mert , vele .

\ Delta n \ ll n_0

n_0 = (1+ \ chi ^ {(1)}) ^ {1/2}

Alkalmazások

Az optikai Kerr-effektus részt vesz az önfókuszálás jelenségében , részt vesz egy femtoszekundumos lézer működésében , valamint a fázisú önmodulációban , amely lehetővé teszi az optikai szolitonok előállítását az optikai szálas távközlésben .

Megjegyzések és hivatkozások

G. Mayer és F. Gires , „ Intenzív fényhullám hatása a folyadékok törésmutatójára ”, Reports, Académie des Sciences de Paris , vol. 258, 1964, P. 2039-2042
RG Brewer és JR Lifsitz , „ Folyadékok által indukált keskeny optikai hullámvezetők és instabilitás ”, Physics Letters , vol. 1, 1966, P. 79-81
F. Gires , „ A fény és az anyag közötti nemlineáris kölcsönhatás egyes hatásairól ”, Annales de radioélectricité , vol. 23 (94), 1968, P. 281-305
NJ Harrison és BR Jennings , „ Lézer által indukált Kerr-konstansok tiszta folyadékokhoz ”, Journal of Physical and Chemical Reference Data , vol. 21. cikk (1) bekezdés, 1992, P. 157-163
MG Kuzyk , J. Pérez-Moreno és S. Shafei , „ Szabályok és méretezés a nemlineáris optikában ”, Physics Reports , vol. 529, 2013, P. 297-398
Ezt a kifejezést a tulajdonságból nyerhetjük , kiterjesztéssel kombinálva . ${\ displaystyle \ cos {x} = {\ frac {1} {2}} (e ^ {ix} + e ^ {- ix})}$ $(a + b) ^ 3 = a ^ 3 + 3a ^ 2b + 3ab ^ 2 + b ^ 3$
Ez a kifejezés származik a fejlesztési korlátozódik sorrendben 1 , a . $f (x) = f (0) + f '(0) x + o (x)$ $f (x) = (1 + x) ^ {1/2}$