光电整流

震盪的力(光的電場)從一側推到另一側。但因為此電子位於一非諧位能(黑色曲線)中,他的運動並正弦震盪。三根箭頭表示該運動的傅立葉展開:藍色箭頭對應於線性電極化率,綠色箭頭對應於倍頻效應,紅色箭頭對應光學整流。(電子在沒有受到外力震盪時,會靜止在位能最低點,但在受到外力震盪時,它的平均位置會在靜止位置的右側,紅色箭頭標示出了該偏移程度。)]]
分別在無外加電場(上排)與光波造成的正弦震盪電場(下排)中之示意圖。模糊代表了離子的震動。紅色箭頭表示光學整流:震盪的電場導致了離子的平均位置出現位移,從而改變了晶體的直流極化]]

光電整流(),也稱做光學整流(),是一個當強光束通過非線性材料時,產生準直流偏極的非線性光學過程。通常強度下,光學整流是一個與電光效應過程相反的二階現象。此現象在1962年時首次被發現於磷酸二氫鉀(KDP)及Deuterated potassium dihydrogen phosphate (KDdP)的紅寶石雷射穿透光中。

解釋
光學整流可以被直覺地用非線性材料的對稱特性解釋:在有一內部偏好方向的情形下,偶極不會跟外加驅動場在同時間點轉向。若驅動場是一個正弦波,則此效應會產生一個平均直流極化。

光學整流是類比於電整流,一個將交流訊號轉換為直流訊號的過程,但它們並不是同一件事。一個二極體可以將正弦電場轉換為直流電流,而光整流則是將正弦電場轉換為直流極化。
此外,一個隨時變的極化即是一種電流,因此若入射光愈來愈強,光極化會產生一直流電流;反之若光強愈來愈弱,則會產生一反向的直流電流。但若光強固定,則光整流將不會產生直流電流。

當外加電場是由飛秒脈衝雷射提供時,這麼短的脈衝所對應的頻寬很寬。這些頻率的疊合將製造出一脈衝偶極,從而發出兆赫頻段的輻射。
光電整流效應類似於由電荷加減速達成的古典電磁輻射,但此處電荷以鍵結偶極形式存在,且兆赫波的產生受非線性材料的二階電極化率影響。碲化鋅是一個產生0.5–3兆赫波的熱門材料。

光學整流也能在金屬上由表面倍頻效應產生。然而該效應受到非平衡電子激發很大的影響,而且呈現方式更為複雜。

與其他非線性光學過程類似,光學整流也被發現會在表面電漿在金屬表面上被激發時增強。
應用
隨著在半導體與聚合物中載子的速度加快,光學整流成為了兆赫波雷射產生中的主要課題之一。 這與稱作Polaritonics,偶極晶格震盪產生兆赫輻射的過程是不同的。

參考資料

评论 (0)

  • 还没有评论,来抢沙发吧。