2335501490

10 Procesy parametryczne

rzeczywistym stanem związanym. Procesy, w których zachodzi transfer populacji pomiędzy stanami rzeczywistymi nie są parametryczne. Kolejną różnicą może być fakt, że w przeciwieństwie do procesów nieparametrycznych, które wymagają zespolonej postaci polaryzowalności, procesy parametryczne mogą być opisane przy pomocy rzeczywistej polaryzowalności ośrodka. W praktyce oznacza to, że dla procesów parametrycznych energia fotonów biorących udział w procesie musi być zachowana a dla procesów nieparametrycznych niekoniecznie, gdyż część energii może zostać przekazana do ośrodka. Najprostszym przykładem rozróżniającym obydwie klasy procesów może być zwykły - liniowy współczynnik załamania. Część rzeczywista współczynnika załamania, odpowiedzialna za załamanie światła jest przykładem procesu parametrycznego a jego część urojona, odpowiedzialna za absorpcję (transfer populacji pomiędzy różnymi stanami) stanowi przykład procesu nieparametrycznego.

Głównym tematem niniejszej rozprawy jest opis wzmacniacza femtosekun-dowych impulsów światła, wykorzystującego proces parametrycznego wzmocnienia [8]. W procesie tym następuje przekaz energii z wiązki pompującej (o najwyższej częstości) do dwóch wiązek o niższych częstościach: sygnałowej oraz jałowej (dokładny opis znajduje się w dalszej części rozprawy). Zgodnie z podaną wcześniej definicją procesu parametrycznego dla fotonów biorących udział w procesie musi być spełniona zasada zachowania energii:

tu_p = LU _s + U) i    (1.7)

przy czym wprowadzone oznaczenia odpowiadają odpowiednio częstotliwościom wiązek: pompującej (p - pump), sygnałowej (s - signal) oraz jałowej (i - idler).

1.3 Dopasowanie fazowe

Aby proces mieszenia trzech fal mógł zachodzić efektywnie, obok wspomnianej w poprzednim podrozdziale zasady zachowania energii (1.7), dodatkowo dla fotonów biorących udział w procesie musi być spełniona także zasada zachowania pędu¹:

hk_p = hk_s + tiki    (1.8)

przy czym wektor falowy k zdefiniowany jest jako:

(1.9)

gdzie A jest długością fali (w próżni) dla danej wiązki, n - odpowiadającym jej współczynnikiem załamania, a ń oznacza wersor kierunku propagacji. Równanie (1.8) oznacza, że pęd fotonu wiązki pompującej musi być równy sumie pędów fotonów wiązki sygnałowej i jałowej. W przeciwieństwie do zasady zachowania energii, zasada zachowania pędu nie musi być spełniona w sposób ścisły. W takim przypadku proces parametryczny także jest możliwy, jednakże jego wydajność ulega

1

W rozprawie, symbole pogrubione np. k_s - oznaczają wartości wektorowe, a niepogrubiona np. k_s - oznaczają wielkości skalarne (długość wektora).