非线性光学作业 1 2章 答案

发布 2022-06-30 16:58:28 阅读 6207

第一章作业。

1、用微扰方法求解一维振子的非线性响应。

提示:1)对于方程(1.2-11),将r进行微扰展开(1.2-13);

2)对不同微扰阶次整理得到(1.2- 14 ~16)

3)从低到高依次得到不同阶次方程的解(1.2- 17 ~19),求高阶解释,较低解可以当成不变量。

解:一维非简谐振子的运动方程为:

用微扰理论求解,将r展成幂级数: 其中。

这里取,且。

1)对于与r同阶,保留项:

2)对于与同阶,保留,,:

3)对于与同阶,保留,,,项:

代入得。

将上式(*)第一项代入。

相当于使振子作频率为 2ω的强迫振动。

对于(*)式第二项与时间t无关:

同理推出。2、利用二阶非线性极化的一般表达式(1.2-26),可以得到双频分量光电场下二阶非线性极化表达式(1.

2-38)。该式共有16项,请分析各项对应的二阶非线性光学过程(和频、倍频、差频、光学整流)。提示:

考虑真实性条件(实数条件)和本征对易对称性,每个非线性光学过程可能对应几项。

解:考虑到光电场真实性:

二阶非线性极化的一般表达式:

和频项(m,n)=(1,2),(2,1),(1,-2),(2,-1)

差频项(m,n)=(1,2),(2,1),(1,-2),(2,-1)

倍频项(m,n)=(1,1),(1,-1),(2,-2),(2,2)

零频项(m,n)=(1,-1),(2,-2),(1,1),(2,2)

和频。差频。倍频。

求证:(1);(2);(3)。解:

4、kdp晶体属于点群,具有s4(z),c2(x), c2(y), 以及过z轴平分x-y的镜面m1、m2,试化简 tijk。已知。

解:三阶张量分量的坐标变换定律: =

对于: 对于:

同理:对于:

同理:对于。

同理:对于:

化简结果:27个张量元6个张量元3个独立张量。

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