Перевод Натальи Моисейченко
Бриллюэновское рассеяние (рассеяние Бриллюэна-Мандельштама) - нелинейный эффект рассеяния с участием акустических фононов.
Бриллюэновское рассеяние объясняется χ(3) нелинейностью среды, а именно той частью нелинейности, которая связана с акустическими фононами.
Попадающий в нелинейную среду фотон может быть преобразован в рассеянный фотон с более низкой энергией, обычно распространяющийся в обратном направлении, и фонон. Связь оптических полей и акустических волн происходит с помощью электрострикции.Бриллюэновское рассеяние может спонтанно проявиться даже при низкой оптической мощности, в результате чего появляются случайные фононы теплового поля. Для более высокой оптической мощности этот эффект может быть стимулированным, т.е. оптические поля оказывают существенное влияние на возникновение фононов. Выше определенного порога мощности световой луч, направленный в среду, стимулирует бриллюэновское рассеяние, которое может отразить большую часть мощности падающего луча. Этот процесс включает мощное нелинейное оптическое усиление отраженных волн: изначально слабая встречная волна при правильно подобранной оптической частоте может быть сильно увеличена. Таким образом, две встречные волны создают переменный показатель преломления решетки; чем выше мощность отраженной волны, тем больше показатель преломления решетки и выше эффективная отражательная способность.
Частота отраженного луча немного меньше, чем у падающего; разность частот νB соответствует частотам испускаемых фононов. Это, так называемый, бриллюэновский сдвиг частоты, который определяется требованием к синхронизму. Для чистого обратного бриллюэновского рассеяния бриллюэновский сдвиг частоты может быть рассчитан через показатель преломления n, скорости звука va длины волны в вакууме λ:
(для бриллюэносвкого рассеяния может быть использован эффективный показатель преломления).
Бриллюэновский сдвиг частоты зависит от состава материала и в некоторой степени от температуры и давления в среде. Эта зависимость используется для волоконно-оптических датчиков.
Другое важное применение стимулированного бриллюэновского рассеяния – в сопряжении оптических фаз. Например, ОВФ-зеркала (зеркала, создающие обращение волнового фронта) для мощных лазеров с модуляцией добротности дают возможность тепловым искажения, проходящим в прямом и обратном направлении в лазерном кристалле, компенсировать друг друга.
по материалам интернет-энциклопедии www.rp-photonics.com
