文献翻译 中红外非线性

非线性光学及其应用光学是一门研究光的产生、传播、转换与控制的学科。

作为自然科学的一个分支，光学在物理、电子、化学、生物等领域都有着广泛的应用。

其中，光学中的非线性现象在现代物理学和光学技术中有着非常重要的地位。

本文将对非线性光学及其应用进行探讨。

一、非线性光学的基础1.1光的介质中传播过程介质中光的传播过程可以用光的波动理论来解释。

当光在介质中传播时，它会与介质中的原子或分子相互作用，从而改变其能量和运动状态。

在线性光学中，光在介质中的传播过程可以用矢量场的形式来描述。

在非线性光学中，光的传播过程必须考虑光和介质的相互作用，因此需要引入非线性效应，这是非线性光学的基础。

1.2非线性效应线性光学中，光在介质中传播时，光强度和介质的响应之间存在线性关系。

但是在非线性光学中，介质对光的响应是非线性的，即光强度和介质响应之间的关系是非线性的。

这种非线性响应来自于介质中原子或分子的非线性光电参数。

这些参数描述了介质对光的响应，如电极化率和居里常数。

非线性光电参数与光的强度，频率和极化状态有关。

二、非线性光学的应用非线性光学的应用十分广泛，下面列举几个典型的应用：2.1光通信光通信是一种利用光来传输信息的通信方式。

由于光信号具有高速传输、大容量、低噪声等优点，因此光通信被广泛应用于现代通信技术中。

在光通信中，非线性光学主要用于光纤和光纤放大器中。

非线性光学现象可以延长光脉冲的持续时间，从而增强光信号的传输距离和稳定性。

2.2光特异性治疗光特异性治疗是一种新型癌症治疗方法。

它利用光敏剂对光敏分子的特异性结合性，将光敏剂注入体内，然后以特定波长的光线照射患者体内的病变部位。

在光的作用下，光敏剂能够在细胞内产生化学反应，从而杀死癌细胞。

非线性光学现象可以起到增强光强度、增强光能吸收和提高光与物质的相互作用的作用。

因此非线性光学技术可以提高治疗效果，减少副作用。

2.3光存储光存储是利用光写入、读出介质中信息的技术。

原子跃迁的光谱线型函数
二、光学非线性的物理起源
Resonant nonlinearities 共振非线性 • 同样可以得到介质的单位时间内添加到光束中的受激发射光子数目：
• 此时单位时间内减少的光子数目为
，即净吸收速率。
• 随着光束在介质中的传播，其强度逐渐减小：定义z处的光强为I(z)，dz内光强的变化 为dI ，此时有 。 • 由于光束强度定义为单位时间在单位面积上通过的能量（W m-2），有 ，即 。
。 • 此时在频率2ω处的偏振为 • 另外在频率2ω处的偏振由频率为ω的驱动电场转换而来，可得到 。
。
• 由上面三式，最终得到 的非简谐项C3成正比。 •当ω趋近于ω0时， Miller’s Rule ，即二阶非线性极化率与运动方程中
开始增长，称为共振增强效应，此时经典描述不再适用。
二、光学非线性的物理起源
Resonant nonlinearities 共振非线性 • 上面讨论的非共振非线性对应着“虚拟”过程，即光子能量不对应于原子的任何跃 迁能级。 • 在共振情况下，光束在传播过程中原子吸收了光子进入到激发态。 • 在光强极大时，介质的吸收系数（即介电系数）发生变化 – 光学非线性。 频率为v的高强度激光在吸收介质中传播；uν为光束的能量 （频率、波长）密度；介质仅具有E1和E2两个能级；单位 体积内有N1（N2）个原子在E1（E2）能级。 • 在高光强度时，E2能级的原子数N2不能被忽略，因此会有受激发射光子加入到光束 中，从而有效地减小吸收系数。 厚度为dz的光束单位时间内被介质吸收的光子数： ， 注：
三、二阶非线性
晶体对称性效应 • 二阶非线性极化率为具有27个分量的三阶张量，其中部分分量相同，比如
和
必然相同，即介质的响应不依赖于场的数学排列顺序。

GXH—3011A型便携式红外线气体分析器使用说明书北京市华云分析仪器研究所有限公司目录一、概述 (1)二、主要技术数据 (1)三、仪器结构与工作原理 (2)四、仪器的启动与操作 (4)五、维护方法 (7)六、仪器的故障与排除 (8)七、仪器运输和保管 (8)八、成套性 (8)九、制造单位的保证 (9)十、技术支持 (9)感谢各位用户使用本仪器，为了能正确使用仪器，在使用前请仔细阅读使用说明书。

一、概述GXH—3011A 型便携式红外线气体分析器是基于NDIR （Non-Dispersive Infra-Red）原理，即不分光红外线（也有文献翻译为非色散红外线）原理而设计制作的红外线气体分析器，其工作原理是被测气体对红外线的选择性吸收。

仪器在没有外接供电的情况下，启用内部电池工作可以实现移动检测；仪器在使用外接电源并经过充分预热后可以作为实验室仪器使用。

因此，仪器被广泛应用于环境保护、环境监测、卫生监督、疾病预防控制和科研院所及大学实验室。

仪器的使用环境温度在（5~40）℃，相对湿度不大于90% 。

周围环境不应有腐蚀性气体及强烈的机械震动和电磁干扰。

本仪器对于不同的应用领域，可根椐用户的要求对测量成分、测量范围及有关指标做相应的调整，但都符合中华人民共和国国家计量检定规程JJG635-2011《一氧化碳、二氧化碳红外气体分析器》的要求，符合企标Q/HDHYU0002-2013《GXH—3010、GXH—3011系列便携式红外线气体分析器》。

二、主要技术数据1.基本参数a)测量气体：CO：□（0~50.0）×10-6 □（0~200.0）×10-6b)供电：DC：8.4V/2A ;c)消耗功率：≤6W；d)仪器重量：≤4.4kg;e)外观尺寸（mm）：245×190×85；2.仪器技术指标a)线性误差：±2％FS；b)重复性：<1％；c)稳定性：零点漂移：±2％FS/h；量程漂移：±2％FS/3h；d)响应时间：≤45s；e)预热时间：30min；3.仪器额定工作条件（室内）a)环境温度：(5~40)℃；b)相对湿度：≤90％；c)大气压力：（70～106）kPa；d)电源电压：（220 ±22）V AC；电源频率：（50±1）Hz；e)工作位置：水平位置；4.测量气体进入仪器的被分析气体应符合下列条件：a)含水量：相对湿度≤90％；b)含尘量：＜0.1g/m3;c)腐蚀性气体：（SO2、H2S、NH3……）＜0.005％；d)温度：(5～40)℃；e)流量：(0.5 ～1.5)L/min；三、仪器结构与工作原理1、仪器结构图一、仪器系统方框图根据图一可以看出，仪器是由光学部件、气路系统、前置放大器、供电部件、信号处理单元、显示控制单元这六大部分组成的。

GXH—3010/3011AE型便携式红外线气体分析器使用说明书目录一、概述 (1)二、工作原理 (1)三、主要技术数据 (3)四、成套性 (4)五、仪器结构 (4)六、仪器的启动与操作 (5)七、维护方法 (7)八、故障及排除 (7)九、关于打印机及数据处理(选用） (8)十、运输与保管 (8)十一、制造厂的保证 (8)十二、技术支持 (8)感谢各位用户使用本仪器，为了能正确使用仪器，在使用前请仔细阅读本使用说明书。

一、概述GXH—3010/3011AE型便携式红外线气体分析器，是基于NDIR （Non-Dispersive Infra-Red）原理，即不分光红外线（也有文献翻译为非色散红外线）原理而设计制作的红外线气体分析器，其工作原理是被测气体对红外线的选择性吸收，是为环境监测、环境保护、人防系统、卫生监督及疾控中心研制的小型测量仪器。

该仪器能快速、准确地对环境中一氧化碳、二氧化碳浓度进行检测。

仪器的CO部分技术指标与GXH—3010A型便携式红外线气体分析器相同，CO2部分技术指标与GXH—3011E型便携式红外线气体分析器相同，并且可以选购小瓶标气进行标定。

仪器带有数字接口，可以根据需要选购专用微型打印机或专用数据处理软件（注：软件能在计算机上显示双路曲线，最大、最小、当前、平均值等并能保存、计算和打印）。

将几种相关参数的的仪器合在一起是当前分析仪器发展的一种趋势。

特别是在疾病控制领域，由于公共场所CO与CO2浓度是呈相关性的，所以同时测量出两种气体的浓度并直观看出其相互关系至关重要。

虽然德国、日本、美国等厂家也有便携式多参数分析仪器，但CO部分均为电化学传感器，寿命短选择性差，有些仪器CO2部分是用热导式，不符合疾病控制部门的要求。

而我公司生产的GXH—3010/3011AE型便携式红外气体分析器CO与CO2部分全部是红外传感器，而且CO能达到0.1×10-6的分辨率，这在世界上是独一无二的。