главная   оптика   волоконная оптика   спектроскопия   лазеры   лазерные системы
 
     
 
Оптика /
  Тысячелетняя история развития оптики
  Природа света. Свойства электромагнитного излучения
  Законы оптики и оптические эффекты
  Основные законы оптики
  Геометрическая оптика
  Волновая оптика
  Квантовая оптика
  Нелинейная оптика
  Теория голографического строения вселенной
  Распространение света в оптически неоднородных средах
  Компоненты оптических схем
  Оптические материалы
  Оптические системы
  Свет и энергетика
  Зрение
Волоконная оптика
Спектроскопия
Лазеры
Лазерные системы
 
Выставки и конференции
Новости науки и лазерной техники
 
О проекте
Ссылки

 

Четырехволновое смешение

Перевод Ивана Хахалина

 

Четырехволновое смешение (ЧВС) – нелинейный эффект, возникающий благодаря оптической нелинейности третьего порядка (χ3). ЧВС возникает, если как минимум два различных по частоте ν21 пучка распространяются вместе в нелинейной среде, к примеру, по оптическому волокну. При этом возникает модуляция показателя преломления на разностных частотах, что приводит к появлению двух дополнительных частотных компонент.

Их частоты:

четырехволновое смешение

ν31−(ν2−ν1)= 2ν1−ν2 
ν42+(ν2−ν1)= 2ν2−ν
 
Более того, уже существующее излучение с частотами ν3 и ν4 может усиливаться в результате ЧВС, что используется в параметрической генерации.
 
Вышеописанная ситуация является обобщением. При более подробном рассмотрении различают невырожденное ЧВС, когда пучки имеют разные частоты и вырожденное ЧВС, когда взаимодействуют пучки одной частоты.

ЧВС является чувствительным к фазе явлением. Оно эффективно на длинных дистанциях только в том случае, если соблюдены условия фазового синхронизма. Это, к примеру, случай участия в ЧВС близких по частоте пучков или случай, когда профиль хроматической дисперсии имеет некоторую подходящую форму. В остальных случаях, когда взаимодействующие волны имеют сильное фазовое несоответствие, явление ЧВС сильно подавляется. В объемных средах фазовый синхронизм достигается подбором соответствующего угла пересечения пучков.
 

ЧВС в оптических волокнах относится к явлениям фазовой самомодуляции и фазовой кросс-модуляции. Все эти явления возникают благодаря одной и той же (Керровской) нелинейности и отличаются только степенью вырождения взаимодействующих волн.
 

ЧВС проявляется в различных ситуациях:
 

  • • оно может участвовать в сильном спектральном уширении в волоконных усилителях, например, уширение спектра наносекундных импульсов. В некоторых случаях этот эффект проявляется очень сильно и имеет собственное название - генерация суперконтинуума. При этом происходит множество нелинейных эффектов. ЧВС является очень важной составляющей в случае импульсов накачки большой длительности;
  • • параметрическое усиление методом ЧВС может использоваться в волоконных оптических параметрических усилителях и генераторах. В таком случае обычно ν2 = ν1, в отличие от оптических параметрических генераторов и усилителей, работающих на квадратично нелинейных средах ( χ2 ) которые накачиваются излучением с частотой, промежуточной между частотой сигнала и частотой побочного пучка;
  • • ЧВС является паразитным эффектом в оптической волоконной связи, сильно влияющем на качество связи в случае использования WDM (wavelength division multiplexing - уплотнения с разделением по длине волны или спектрального уплотнения). В WDM ЧВС может вызвать перекрестную помеху (явление влияния сигнала передаваемого по одному каналу на другой канал) между двумя каналами с разной длиной волны, и/или дисбаланс мощностей каналов. Единственный путь позволяющий снизить нежелательное влияние ЧВС на передачу - избегать эквидистантной сетки каналов.
  • •  ЧВС применяется в спектроскопии, в большинстве случаев в когерентной антистоксовой рамановской спектроскопии, в которой два входных сигнала создают детектируемый сигнал с несколько более высокой частотой. Применив варьирование задержки между сигналами, можно измерить время жизни возбужденного состояния и время дефазировки.
     
  • •  ЧВС также применяется для обращения волнового фронта (ОВФ), динамической голографии, оптической обработки изображений.

По материалам интернет-энциклопедии http://www.rp-photonics.com/

 
Кафедра Лазерной техники БГТУ 'Военмех'

Онлайн-конвертер

 
         
 
  разработка сайта NINSIS   190005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, д. 1
тел/факс: +7 (812) 316-49-09
www.laser-portal.ru