Bài giảng Hiệu ứng quang học phi tuyến: Chương 2: Hiệu ứng quang điện trong tinh thể

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

89
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn tham khảo bài giảng Hiệu ứng quang học phi tuyến: Chương 2: Hiệu ứng quang điện trong tinh thể sau đây để nắm bắt được những kiến thức về sự truyền sóng điện từ trong tinh thể, đặc tuyến quang học - ellipsoid chiết suất, sự truyền sóng trong tinh thể đơn trục.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hiệu ứng quang học phi tuyến: Chương 2: Hiệu ứng quang điện trong tinh thể

Chương II: Hiệu ứng quang điện trong tinh thể 2.1. Sự truyền sóng đtừ trong tinh thể • Tinh thể dị hướng: Dk = εklEl ; k,l = x,y,z (2.1.1) • Mật độ năng lượng điện: • e = ½ (E.D) = ½ (Ek εklEl) (2.1.2) • Đ/v tinh thể: εkl = εlk (2.1.3)
• Biến đổi hệ trục tọa độ sao cho: 2e = εxE2x + εyE2y + εzE2z (2.1.5) • Các trục tọa độ thỏa mãn (2.1.5) được gọi là các trục chính của tinh thể. • Trong hệ trục chính, tenxơ εkl có dạng:  Dx    x 0 0  E x       •  Dy    0 y  E y  0 (2.1.6) D   0 0  z  E z   z 
• Kết hợp (2.1.5) & (2.1.6): 2 2 2 D x D y D z(2.1.7) • 2 e    x y z • (2.1.7) là Pt ellipsoid • Dùng hệ pt Maxwell và công thức biến đổi => khi as truyền qua môi trường dị hướng: có thể có hai hướng phân cực thẳng lan truyền độc lập. • Vectơ phân cực của hai sóng đó trực giao với nhau
• Tóm lại: • Một tinh thể dị hướng chỉ có thể cho truyền qua các sóng phân cực thẳng theo 1 trong 2 hướng vuông góc với nhau (và vuông góc với phương truyền) • Nói chung các sóng này sẽ truyền với vận tốc khác nhau (chiết suất khác nhau). • Hướng truyền của năng lượngkhông vuông góc với mặt sóng.
• 2.2. Đặc tuyến quang học: ellipsoid chiết suất D 2 x D y2 D z2 2 e    x y z • Tương đương pt: 2 2 2 x y z • 2  2  2  1 (2.2.1) nx n y nz • Là pt ellipsoid có các trục chính trùng với các trục tọa độ x,y,z.
• Có 3 trường hợp: • A. nx= ny = nz = n : môi trường đẳng hướng • B. nx≠ ny ≠ nz : Mtrường điện môi 2 trục • C. nx= ny ≠ nz : Mtrường điện môi 1 trục (ellipsoid có 1 trục đối xứng Oz) Áp dụng để tìm hai hướng phân cực và chiết suất tương ứng
• 2.3 Sự truyền sóng trong tinh thể đơn trục • Tinh thể đơn trục (lưỡng chiết) • Hệ phương trình: x2 y2 z2 2  2  2 1 no no n e • Dùng để xác định chiết suất của tinh thể đối với hướng truyền tương ứng
• Hiệu ứng quang điện (electro-optic) bậc nhất – hiệu ứng Pockels: • Khi có điện trường áp vào tinh thể => sự lan truyền của as sẽ thay đổi • Chiết suất của môi trường phụ thuộc E • Nếu n(E) = n – (½)‫ح‬n3E => h/ư Pockels • Nếu n(E) = n – (½)‫ح‬n3E2 => h/ư Kerr • ‫ح‬: hệ số Pockels (10-12 – 10-10 m/V)
• Khi đó hướng phân cực được phép bị quay một góc θ • Dùng phương pháp đổi trục để tìm các trục tọa độ chính mới.
• 2.5 Sự trễ quang điện • Trong tinh thể dị hướng có hai mode phân cực vuông góc truyền với vận tốc khác nhau co/n1 và co/n2 . Nếu môi trường là vật liệu Pockels ( tế bào Pockels), thì khi có điện trường áp vào, chiết suất bị thay đổi một lượng: n1(E) = n1 – (½)‫ح‬1n13E • Và n2(E) = n2 – (½)‫ح‬2n23E • ‫ح‬1 ≠ ‫ح‬2 : sau khi truyền một đoạn L, 2 mode trễ pha
• Độ trễ pha: n03V  c • Trong đó V = EL • Có thể đặt V   V • Trong đó  V  3 2n0
• 2.6. Sự biến điệu biên độ as • Đặt vào tế bào Pockels một hiệu điện thế V • Trước và sau tế bào có hai tấm phân cực lệch nhau một góc 90o • Khi V = 0 => Г = 0: Ex’ và Ey’ cùng pha => không đổi hướng phân cực, bản cực sau không cho as truyền qua • Khi V = Vπ => Г = 90o phân cực quay 90o => cho qua hoàn toàn
• Khi V có giá trị bất kỳ từ 0 đến 90o bản cực sau cho as đi qua một phần => biến điệu biên độ của as • 2.7. Sự biến điệu pha • Khi chùm as truyền qua tế bào Pockels có chiều dài L, có điện trường áp vào E, pha của chùm sáng ở mặt ra bị lệch so với mặt vào L   n( E )k 0 L   n c