Nonlinear Spectroscopy of Solids: Advances and Applications

این گزارش گزارشی از دوره \"طیف‌سنجی غیرخطی جامدات: پیشرفت‌ها و کاربردها\" ارائه می‌دهد که از 16 تا 30 ژوئن 1993 در اریس ایتالیا برگزار شد. این جلسه توسط دانشکده بین‌المللی طیف‌سنجی اتمی و مولکولی برگزار شد. مرکز فرهنگ علمی \"Ettore Majorana\". هدف از این دوره ارائه و بحث در مورد مدل‌های فیزیکی، فرمالیسم‌های ریاضی، تکنیک‌های تجربی و کاربردهای مرتبط با موضوع طیف‌سنجی غیرخطی مواد حالت جامد بود. در دسترس بودن و کاربرد جهانی لیزرها در طیف‌سنجی منجر به مشاهده گسترده اثرات غیرخطی در طیف‌سنجی مواد شده است. طیف‌سنجی غیرخطی بسیاری از پدیده‌های فیزیکی را در بر می‌گیرد که منشأ آن‌ها تک رنگی بودن، روشنایی طیفی، پیوستگی، چگالی توان و تنظیم‌پذیری منابع لیزری است. طیف‌سنجی معمولی وابستگی خطی بین میدان الکترومغناطیسی اعمال شده و قطبش القایی اتم‌ها و مولکول‌ها را فرض می‌کند. اعتبار این فرض بر این واقعیت استوار است که حتی قوی‌ترین منابع معمولی نور، شدت نوری تولید می‌کنند که به اندازه کافی قوی نیست تا سرعت انتشار تحریک‌شده و فروپاشی مشاهده‌شده تجربی را برابر کند. هنگامی که از منابع نور لیزر، به ویژه لیزرهای پالسی استفاده می شود، ممکن است وضعیت متفاوتی ایجاد شود. استفاده از چنین منابع نوری می تواند احتمال انتشار القایی را با احتمال فروپاشی مشاهده شده مقایسه یا حتی بیشتر از آن کند. در چنین مواردی، غیرخطی بودن پاسخ سیستم توسط داده‌های تجربی آشکار می‌شود و ویژگی‌های جدیدی که با طیف‌سنجی معمولی قابل تشخیص نیستند، ظاهر می‌شوند.

This report presents an account of the course "Nonlinear Spectroscopy of Solids: Advances and Applications" held in Erice, Italy, from June 16 to 30, 1993. This meeting was organized by the International School of Atomic and Molecular Spectroscopy of the "Ettore Majorana" Centre for Scientific Culture. The purpose of this course was to present and discuss physical models, mathematical formalisms, experimental techniques, and applications relevant to the subject of nonlinear spectroscopy of solid state materials. The universal availability and application of lasers in spectroscopy has led to the widespread observation of nonlinear effects in the spectroscopy of materials. Nonlinear spectroscopy encompasses many physical phenomena which have their origin in the monochromaticity, spectral brightness, coherence, power density and tunability of laser sources. Conventional spectroscopy assumes a linear dependence between the applied electromagnetic field and the induced polarization of atoms and molecules. The validity of this assumption rests on the fact that even the most powerful conventional sources of light produce a light intensity which is not strong enough to equalize the rate of stimulated emission and that of the experimentally observed decay. A different situation may arise when laser light sources are used, particularly pulsed lasers. The use of such light sources can make the probability of induced emission comparable to, or even greater than, the probability of the observed decay; in such cases the nonlinearity of the response of the system is revealed by the experimental data and new properties, not detectable by conventional spectroscopy, will emerge.