ФИЗИЧЕСКАЯ КАРТИНА
Введем сначала некоторые понятия, используя при этом упрощающее допущение, что индуцированная нелинейная поляризация Риь связана с электрическим полем Е электромагнитной волны следующим скалярным соотношением:
Рмь = 2г0йЕ2, (12.4.2)
Где <2 — коэффициент, размерность которого обратно пропорциональна размерности электрического поля[74]. Физический смысл соотношения (12.4.2)
Состоит в том, что оно отражает нелинейное смещение внешних слабосвязанных электронов атома или атомной системы, когда на них действуют сильные электрические поля. Данный эффект аналогичен нарушению закона Гука в случае сильно растянутой пружины, когда возвращающая сила уже не имеет линейную зависимость от смещения при колебаниях пружины. Сравнение соотношений (12.4.2) и (12.4.1) показывает, что при электрическом поле Е = %/d нелинейный член поляризации становится сравнимым с линейным членом. Поскольку х = 1, нетрудно видеть, что величина (l/d) представляет собой напряженность поля, при которой линейный и нелинейный члены становятся сравнимыми, т. е. орбиты внешних электронов испытывают заметные нелинейные деформации. Таким образом, предполагается, что величина (l/d) имеет тот же порядок, что и электрическое поле, создаваемое электроном на расстоянии, соответствующему обычному атомному размеру а, т. е. (l/d) = е/4ле0а2 (или (l/d) ~ 10[75] В/м при а = 0,1 нм). Заметим, что для центросимметричных сред (таких как центросимметричный кристалл, жидкость или газ) величина d должна быть равна нулю из соображений симметрии. Действительно, в силу симметрии, если изменить знак напряженности поля Е на противоположный, то знак полной поляризации Pt = Р + PNL должен также измениться. Однако, поскольку PNL ~ dE2, это может произойти только в случае, если d = 0. Поэтому в дальнейшем обсуждение вопроса ограничится рассмотрением нецентросимметричных сред. Покажем, что в этом случае простое соотношение (12.4.2) позволяет описывать как генерацию второй гармоники, так и оптическую параметрическую генерацию.
