文档介绍：受激布里渊散射理论姓名:李磊学号:(SBS)的概念布里渊散射起源于激光电场与分子或固体中的声波场的相互作用,也就是光子与声子的相互作用,又称声子散射。强入射激光场在介质中感应出强声波场,并被它散射的一种非线性光效应。与自发布里渊散射不同,受激布里渊散射的产生过程是:在激光的电场作用下,通过电致伸缩效应,使介质发生周期性密度和介电常数的变化,感生声波场,而导致入射光与声波场间发生相干散射过程。强泵浦激光场射入介质时,光波场的电致伸缩效应开始起作用,使介质内某些状态的声频振动(声子)得到极大增强,增强了的声波场又反过来增强对入射激光的散射作用,声波场、激光波场、激光的散射光波场在介质中同时存在,互相耦合。当入射激光的强度达到阈值后,使介质内声波场与散射光波场的增强作用补偿各自的损耗作用,产生感应声波场与布里渊散射光波场的受激放大或振荡效应,散射光具有发散角小、线宽窄等受激发射的特性,故称为受激布里渊散射(SBS)。(SBS)的方向性入射光子(,)、散射斯托克斯光子(,)与声子(,)之间必须满足能量守恒和动量守恒条件,即布里渊散射分为向前散射和向后散射两种,它们的动量匹配关系见图所示。(a) (b)布里渊散射斯托克斯光动量匹配关系。(a)为前向散射,(b)为后向散射声波波矢与间的关系为,是介质中的声速。因为声速比光速和要小几个数量级,可认为,。则由图可见,其中,,则,这里是散射光波矢与入射光波矢的夹角。当,,,即不存在布里渊频移;当,取最大值,则,可见后向布里渊散射有最大的频移。当测出后向布里渊散射频移,利用公式可算出介质的声速。,它定义为式中为介质的密度,为介电系数。光场引起介质的介电系数变化,光场的能量密度也发生变化。因为光场的能量密度为,表示电场强度平方在一个光学周期内的平均值,光场能量密度变化为。另一方面,光场能量密度的变化等于电致伸缩压强压缩材料单位体积所作的功,即, 对比上式得到 我们定义一个压缩率,它是单位压力下的密度变化率,则密度的变化可表为, 这里把等同于电致伸缩压力。利用上式,介电系数的变化为注意极化强度可表为所以非线性极化强度(三阶极化强度)应为这样,用公式,受激布里渊散射的非线性极化强度可表为下面理论分析如图的反向受激布里渊散射过程。设泵浦光在介质中沿z方向传播。受激布里渊散射过程图中,,为介质的密度。介质的声场表示为, 其中为介质的平均密度;等式右边第二项为变化部