论文部分内容阅读
双光子吸收是介质在强光作用下其分子表现出来的非线性光学效应之一,该过程的研究是目前国内外光电子领域的热点研究内容之一。描述介质双光子吸收特性的重要物理量是介质分子的双光子吸收截面。根据目前双光子吸收的理论,双光子吸收过程对应三阶非线性光学效应,也即对应分子的三阶电极化率。 我们在将一维振子经典模型中,应用到氢原子中,并试图体现“能级差所决定的跃迁吸收频率与共振吸收峰对应的频率统一的物理思想”这一过程中发现:描述介质线性吸收的两个关键物理量:“线性吸收系数和一阶电极化率的虚部”的共振吸收峰在一个频率上根本无法实现统一。经仔细研究和分析该模型,我们发现:该模型中的阻尼模型的引入具有一定的“人为性”。根据电介质极化的经典理论,极化过程是组成介质的原子或分子中的电子在光电场的作用下做受迫振动。而电子的这种受迫振动表现出的是一种交流振荡行为。论文取得了以下具体结果。 1、将一维振子经典模型应用到氢原子,推导出了计算一维振子固有频率的参考公式;通过调整阻尼系数,数值模拟了相应的一阶电极化率、折射率及线性吸收系数随频率的变化,发现一阶电极化率的虚部峰值与线性吸收系数的峰值不能在同一个频率下重合。 2、在一维振子经典模型的阻尼模型中引入了容抗项,并以氢原子为例,在能极差所给出的跃迁吸收频率条件下,计算了容抗对一阶电极化率的虚部与线性吸收系数的影响,结果显示:阻尼模型中的容抗项的引入可以缩小两个物理量的峰值所对应的波长之间的差距。在一维振子经典模型的阻尼模型中进一步考虑了感抗的影响。结果表明,在一维振子原有的阻尼模型的基础上,考虑容抗和感抗的影响,可以实现一阶电极化率的虚部峰值与线性吸收系数的峰值在能级差所决定的同一个跃迁频率下重合。 3、推导了三阶电极化率的实部和虚部,图示分析了三阶电极化率的实部和虚部的曲线随激发光的频率变化特征。将包含有容抗和感抗的阻尼模型带入到一维非简谐振子经典模型中,分析了三阶电极化率随频率变化的曲线,从基态到第一激发态出现双光子吸收,色散比双光子吸收大很多,所以双光子吸收效应可以略去。而从第一激发态到第二激发态、从第二激发态到第三激发态,考虑电感作用时,由于ω02+4himω<0,双光子吸收峰将不出现。