Effets Raman non-linéaires

SOMMAIRE

Site sponsorisé par

Effets Raman non-linéaires
– L’effet hyper-Raman L'hypothèse que le moment dipolaire, lié à la polarisabilité, ne dépend linéairement du champ électrique n'est seulement qu'une première approximation et n'est plus valable lorsque les champs appliqués, via la lumière excitatrice, sont intenses. Le moment dipolaire (polarisabilité) P se développe avec des termes en E² et E³ selon le développement limité suivant : P = a E + ½ b E² + 1/6 g E³ + ... où b est le premier coefficient d'hyperpolarisabilté et joue un rôle pour les grandes valeurs du champ électrique car il est responsable du phénomène optique de génération de seconde harmonique avec des lasers "Q-switchés". Les atomes isolés ont des valeurs de b égales à zéro puisque comme le moment dipolaire m, il provient des interactions et symétrie entre atomes. Effet de la relation non lineaire entre polarisation P et champ electrique oscillant E (frequence angulaire w). (a) Lorsque le champ électrique incident est suffisamment faible, la polarisation apparaît essentiellement comme une fonction linéaire de E. (b) Toutefois, à plus fortes valeurs du champ, la polarisation présente une forme distordue contenant plusieurs harmoniques de w. En physique, la dependance linéaire d'une quantité en fonction d'une autre est presque toujours une approximation, qui reste valable uniquement à l'intérieur d'un domaine particulier de l'espace des paramètres. Une théorie simplifiée du genre de celle développée pour la diffusion Rayleigh et pour la diffusion Raman en mécanique classique ou semi-classique, permet de comprendre la génération de seconde harmonique et la diffusion hyper-Raman. On pose avec les notations simplifiées suivantes : avec : q la coordonnée normale, w la fréquence angulaire de l'onde associée au laser et W la fréquence angulaire de la vibration. Nota : les parenthèses doivent être comprises comme étant définies à q=0. C'est pour alléger leur écriture que cet indice n'est pas mentionné. En utilisant les relations trigonométriques suivantes : Il vient : diffusion Rayleighdiffusion Raman polarisation DCdoublage de fréquence effet hyper-Raman Il convient de prendre les carrés de ces expressions pour avoir les intensités diffusées dans ce modèle semi-classique. Il en résulte que l'effet hyper-Raman doit être observé pour des valeurs élevées du champ électrique dans le voisinage du double de la fréquence laser (longueur d'onde moitié). Une excitation puissante avec un laser proche IR peut conduire à des émissions dans le visible. En fait, les scalaires a et b sont des tenseurs. Les règles de sélection pour W montrent que : toutes les bandes actives en IR sont toujours actives en hyper-Raman les bandes actives en IR sont toujours polarisées en Raman dans certains cas, des modes inactifs en Raman ou en IR deviennent actifs dans l'effet hyper-Raman L'effet hyper-Raman a été observé dans le quartz avec des bandes vers 450, 800 et 1200 cm^-1, et dans NH₄Cl pour lequel les modes de rotation de l'ion ammonium inactif en IR et Raman sont observés. L'observation des faibles raies due à l'effet hyper-Raman se fait gánáralement avec un convertisseur d'image pour enregistrer la totalité du spectre obtenu avec un laser "Q-switché". – L’effet Raman stimulé C'est une véritable émission laser intense, à la fréquence d’une raie vibrationnelle Raman. Ce phénomène a trouvé une application dans la conversion de fréquence, qui permet de créer des faisceaux intenses cohérents dans le domaine de l’infrarouge, à partir d’un laser visible. – L’émission cohérente anti-Stokes (C.A.R.S.) ou coherent anti-Stokes Raman scattering ; D.R.A.S.C., diffusion Raman anti-Stokes cohérente, phénomène d’intensité élevée et qui présente un caractère directionnel lié à la cohérence, observé lorsque le milieu matériel est excité simultanément par deux faisceaux lasers, et dont la différence de fréquences coïncide avec celle d’un mode vibrationnel. – L’effet Raman inverse Il accompagne l’effet Raman stimulé, mis en évidence par absorption d’un fond continu.
Chapitre précédent Chapitre suivant