J. Phys. France 37, 227-232 (1976)
DOI: 10.1051/jphys:01976003703022700

Stimulated Raman scattering from longitudinal and transverse polariton modes in a damped medium

R. Reinisch, S. Biraud-Laval et N. Paraire

Institut d'Electronique Fondamentale, Laboratoire associé au C.N.R.S. Université Paris XI, Bât. 220, 91405 Orsay, France

Abstract
Polaritons excited by Raman effect with the two beam method are studied from a theoretical point of view solving propagation equations for laser, Stokes and polariton fields. The calculation is performed without any assumption on the polarization wave transversality and taking into account lattice vibration damping. The equations are linearized by an approximation well adapted to the two-beam method, in which the laser and Stokes beams must be symmetrically considered. We show that the polariton wave is the superposition of a free wave, which is damped, and a driven one for which no dispersion relation is known a priori. We define the dispersion curve for polaritons excited by stimulated Raman effect from the maxima of the interaction observed in the sample. Although damping is present, the polariton dispersion curve is always found to be very close to that obtained when damping is neglected.

Résumé
L'étude théorique de l'excitation de polaritons par effet Raman à l'aide de la méthode à deux faisceaux est effectuée en écrivant les équations de propagation pour les champs associés aux faisceaux laser, Stokes et aux polaritons. Le calcul est fait sans supposer a priori l'onde de polarisation transversale, et en tenant compte de l' amortissement des vibrations du réseau cristallin. Ces équations sont linéarisées par une approximation bien adaptée à la méthode à deux faisceaux, dans laquelle les faisceaux laser et Stokes doivent être traités symétriquement. Nous montrons que l'onde associée aux polaritons résulte de la superposition d'une onde libre, qui est amortie, et d'une onde forcée pour laquelle on ne connait pas a priori de relation de dispersion. On définit la courbe de dispersion des polaritons excités par effet Raman stimulé à partir des maxima de l'interaction observée dans le cristal. Bien que l'amortissement existe, on observe que la courbe de dispersion des polaritons est toujours très proche de celle obtenue en négligeant l'amortissement.

PACS
0757T - Infrared spectrometers, auxiliary equipment, and techniques.
4265D - Stimulated Raman scattering; CARS.
6320 - Phonons in crystal lattices.

Key words
lattice dynamics -- polaritons -- Raman spectra