Генерация второй оптической гармоники

Генерация второй гармоники — явление рождения вторичных электромагнитных волн удвоенной частоты в результате нелинейного взаимодействия электромагнитной волны с веществом.

Механизм возникновения явления

При падении электромагнитной волны небольшой амплитуды на диэлектрик суммарный дипольный момент единицы объёма (поляризация диэлектрика) пропорционален амплитуде волны. В результате дипольный момент рождает вторичную волну той же частоты. При больших амплитудах суммарный дипольный момент является нелинейной функцией амплитуды падающей волны. То есть он зависит не только от первой, но и от второй, третьей и последующих степеней амплитуды падающей волны. Это и приводит к рождению вторичных волн удвоенной, утроенной и т. д. частоты (из тригонометрии известно, что $\cos^{2}\omega t = (1 + \cos 2\omega t)/2),$ $\cos^{3}\omega t = (3 \cos \omega t + \cos 3 \omega t)/4),$ и т. д. ^[1]).

Где наблюдается

В сегнетоэлектриках с большой поляризуемостью. Потенциальная яма для электрона там сильно несимметрична. Поэтому сегнетоэлектрик со спонтанной поляризацией много эффективнее преобразует частоту излучения, чем другие кристаллы. Также наблюдается в полимерах, содержащих в своём объёме молекулы с нелинейно-оптическими хромофорами — они также обладают большой поляризуемостью.

Литература

• Бурсиан Э. В. Сегнетоэлектрики в нелинейной оптике. // Соросовский образовательный журнал, 2001, № 8, с. 98-102.

Примечания

1. ↑ Справочник для студентов технических вузов: высшая математика: физика: теоретическая механика: сопротивление материалов. / А. Д. Полянин, В. Д. Полянин, В. А. Попов и др., 3-е изд., М., АСТ: Астрель, 2005. — 735 с. ил., ISBN 5-17-030740-3 (ООО «Издательство АСТ»), ISBN 5-271-11602-6 (ООО «Издательство Астрель») Приложения, 1. Элементарные функции и их свойства, 1.1 Тригонометрические функции, с. 628—629.