나트륨 증기에 대한 축퇴사광파의 연구

Abstract

축퇴사광파는 위상왜곡이 보정되는 위상공액파로 제 3차 비선형 광학 현상이며 주파수가 같은 세 개의 파가 입사되어 입사된 주파수와 같은 신호파가 나오는 기작이다. 이 현상을 설명하는 방법으로 부피 격자의 형성에 의한 방법과 양자역학적으로 분극을 구하고 이를 Maxwell 파동방정식에 대입하여 해를 구하는 방법이 있다. 양자역학적인 섭동이론으로 접근할 때는 입사파의 세기, 매질의 종류등에 따라 분광선의 여러 모양 및 그 외의 여러 효과를 볼 수 있다. 본 실험에서는 축퇴사광파가 생기는 이론들을 고찰해 보고 실험에 의해 신호파를 온도에 따라, 펌프파의 세기에 따라 얻어 보았으며 나트륨 밀도와의 관계를 검증하고 근사 모델의 타당성을 검증해 보았다. 또한 수치해석적인 설명을 시도하였다.;Degenerate four wave mixing(DFWM), a third order nonlinear optical effect, is an optical phase conjugation process which corrects distortion of the phase front and has mechanism to produce the signal of the same frequency as those of three incident waves. There are two ways to describe DFWM. One is to introduce generation of the transmission and reflection type volume grating at the same time inside the optical medium. The other is to solve the Maxwell equations for polarization incorporating the Bloch type resonance response. The analysis of DFWM by quantum mechanical perturbation shows that the line shape depends on the incident wave intensity as well as the nonliner optical material employed. But, when more than two incident waves have an intensity larger than the saturation intensity, the numerical analysis should be adopted to predict the line shape. In this experment, theories of DFWM have been reviewed and DFWM signal was measured experimentally as a function of temperature and the intensity of pump waves. We found that near resonance line the signal intensity is independent of incident pump waves intensity and the magnitude of signal is proportional to the square of the Na density.