Электрооптическое выпрямление (ЭОР), также называемое оптическим выпрямлением , представляет собой нелинейный оптический процесс , заключающийся в генерации квазипостоянной поляризации в нелинейной среде при прохождении интенсивного оптического луча. Для типичных интенсивностей оптическое выпрямление является явлением второго порядка [1] , в основе которого лежит процесс, обратный электрооптическому эффекту . Впервые об этом сообщалось в 1962 г. [2] при пропускании излучения рубинового лазера через кристаллы дигидрофосфата калия (КДФ) и дидейтерийфосфата калия (КД -дП ).
Оптическое выпрямление можно интуитивно объяснить с точки зрения свойств симметрии нелинейной среды: при наличии выделенного внутреннего направления поляризация не меняет знак одновременно с движущим полем. Если последняя представлена синусоидальной волной, то будет генерироваться средняя поляризация постоянного тока.
Оптическое выпрямление аналогично эффекту электрического выпрямления , создаваемому диодами , при котором сигнал переменного тока может быть преобразован («выпрямлен») в постоянный ток. Однако это не одно и то же. Диод может превратить синусоидальное электрическое поле в постоянный ток, а оптическое выпрямление может превратить синусоидальное электрическое поле в постоянную поляризацию, но не в постоянный ток. С другой стороны, меняющаяся поляризация — это своего рода ток. Следовательно, если падающий свет становится все более и более интенсивным, оптическое выпрямление вызывает постоянный ток, а если свет становится все менее и менее интенсивным, оптическое выпрямление вызывает постоянный ток в противоположном направлении. Но опять же, если интенсивность света постоянна, оптическое выпрямление не может вызвать постоянный ток.
Когда приложенное электрическое поле создается фемтосекундным лазером с шириной импульса , спектральная полоса пропускания, связанная с такими короткими импульсами, очень велика. Смешение различных частотных составляющих приводит к биению поляризации, что приводит к излучению электромагнитных волн в терагерцовом диапазоне. Эффект МУН чем-то похож на классическую электродинамическую эмиссию излучения ускоряющим/тормозящимся зарядом, за исключением того, что здесь заряды находятся в форме связанного диполя и ТГц-генерация зависит от восприимчивости второго порядка нелинейной оптической среды. Популярным материалом для генерации излучения в диапазоне 0,5–3 ТГц (длина волны 0,1 мм) является теллурид цинка .
Оптическое выпрямление также происходит на металлических поверхностях за счет того же эффекта, что и генерация второй гармоники на поверхности . Однако на эффект влияет, например, неравновесное электронное возбуждение, и обычно он проявляется более сложным образом. [3]
Сообщается, что, как и в случае других нелинейных оптических процессов, оптическое выпрямление усиливается, когда поверхностные плазмоны возбуждаются на поверхности металла. [4]
Оптическое выпрямление, наряду с ускорением носителей заряда в полупроводниках и полимерах, является одним из основных механизмов генерации терагерцового излучения с помощью лазеров. [5] Это отличается от других процессов генерации терагерцового излучения, таких как поляритоника , где считается, что колебания полярной решетки генерируют терагерцовое излучение .