8. ВРМБ и обращение волнового фронта

 

Явление вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна аналогично хорошо известному в нелинейной оптике эффекту параметрическому преобразованию частоты. Последний можно рассматривать как процесс вынужденного распада фотона с энергией и импульсом на два фотона, один из которых эквивалентен вызывающей распад частице, а другой обладает разностной энергией и импульсом:

(26).

В отличие от параметрического преобразования частоты в случае ВРМБ роль инициирующего распад фотона играет фонон — квазичастица, вводимая для описания волны плотности (акустической волны) в кристалле

(27) 

по аналогии с тем, как в оптике плоским монохроматическим волнам сопоставляются фотоны с определенной энергией и импульсом. Используя символическую форму записи (26), процесс ВРМБ на плоской акустической волне (27) можно записать в виде реакции:

(28),

в результате которой энергия исчезающего фотона частично переходит к колебаниям решетки и возникает новый фотон с практически прежней энергией (частота акустической волны существенно меньше оптической), направление импульса которого отлично от исходного (см. рис.).

В результате описанного нелинейного процесса в кристалле возбуждаются интенсивные акустические волны, играющие роль своеобразных «бегущих дифракционных решеток», повторяющих интерференционную картину, возникающую при сложении пространственных гармоник, составляющих подлежащую обращению предметную волну. Частичное отражение этих же гармоник от «бегущих решеток» приводит к образованию обращенной предметной волны.

Подробнее обращение волнового фронта в результате ВРМБ изложено в приложении 6