Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Годжаев Н.М. -> "Оптика " -> 168

Оптика - Годжаев Н.М.

Годжаев Н.М. Оптика — М.: Высшая школа, 1977. — 432 c.
Скачать (прямая ссылка): optika1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 185 >> Следующая

отклоняются от оси пучка, а лучи с р > рпред отклоняются к оси пучка, где
Р = 90° - фпред = arccos п0/(п0 + п2Е'о). (18.14)
Поскольку часть среды, охваченной интенсивным световым пучком, становится
оптически более плотной по сравнению с не охваченной светом части среды,
то при входе в среду параллельного пучка произойдет дифракция на
препятствии с диаметром 2а. Тогда максимальное значение угла расхождения
за счет дифракции будет
рд = 0,61Ао/л02а. (18.15)
398
Тогда расхождение при отсутствии противодействующих процессов должно
привести к расплыванию первично параллельного пучка за счет дифракции по
мере его распространения внутри нелинейной среды. Однако поскольку в
данном случае в зависимости от значения угла (3 возможны и отклонения
пучка к его оси за счет полного внутреннего отражения, то появляется
возможность подавлять дифракционное расплывание пучка. Такое подавление,
очевидно, будет зависеть от значений углов рпред и Рд. Проанализируем
возможные варианты:
1) Рд > Рпред- В -этом случае пучок расплывается по мере распространения
в среде;
2) Рд = Рпред- Полное внутреннее отражение, возникшее за счет нелинейной
рефракции, в этом случае полностью подавляет (компен-сирует)
дифракционное расплывание пучка - распространение пучка внутри среды не
приводит к какому-либо изменению размера и формы пучка, другими словами,
пучок для себя как бы создает своеобразный волновод, внутри которого и
распространяется без расходимости. Этот режим называется режимом
самоканализации светового пучка;
3) Рд < Рпред- Лучи в этом случае отклоняются к оси пучка - происходит
самофокусировка, т. е. среда ведет себя подобно собирательной линзе.
Легко показать, что режим самоканализации наступает лишь при мощностях
пучка, больших так называемой пороговой мощности Wп0р, зависящей от длины
волны и от степени нелинейности (от п2) среды. Перепишем выражение
(18.14) в виде
о "О '
cos рпред - щ+ПгЕ1 - " •
Отсюда, разлагая в ряд, получим
L й 1 _ "2 р2
2 Нпред - "0 О-
Согласно условию режима самоканализации, Р"ред = Рд, следовательно,
_L R - (0>61 Я,)2 % я Л 8 1
2 8а1 ~ п0 (18.16)
где Я = Я0/"0- длина волны в среде с показателем преломления "о-
Поскольку мощность пучка W = Е'ь^а2, то пороговое значение мощности
пучка, определяемое из (18.16), будет
(18.17)
что и требовалось доказать, где А - (0,61)2/с/64 -• постоянная величина,
399
Следовательно, условия рпред = Рд и рпред > рд полностью эквивалентны
условиям W = Wn0р и W > Wnop, т. е. режим самока-нализации реализуется
только при определенном, зависящим от
Нитробензол-
Ф
w=Wkp>w2
6)
Рис. 18.4
длины волны и нелинейности среды значении мощности пучка, а
самофокусировка - только при мощностях, больших пороговой. Из условия
(18.17) вытекает, что режим самоканализации требует тем большей мощности,
чем больше длина волны, а следовательно чем сильнее дифракция, и тем
меньшей мощности, чем больше пг,
400
т. е. чем сильнее выражена нелинейность. Величина №пор различна для
разных сред. Для ряда органических жидкостей Wnop ~ 10- 50 кВт. В
некоторых кристаллах и оптических стеклах величина пороговой мощности не
превышает нескольких ватт.
Среди других нелинейных оптических процессов самофокусировка отличается
тем, что она носит "лавинный" характер, заключающийся в том, что даже
слабое увеличение интенсивности светового пучка в некотором участке
приводит к концентрации световой энергии в эту область. Такое увеличение
интенсивности светового пучка в свою очередь приводит к дальнейшему
дополнительному возрастанию интенсивности пучка в данной области за счет
усиления эффекта нелинейной рефракции. Так процесс приобретает "лавинный"
характер.
Явление самофокусировки может привести к сжатию пучка конечного диаметра
в тонкую нить. Это явление особенно заметно в жидкостях с большой
постоянной Керра.
На рис. 18.4 изображены световые пучки, распространяющиеся в жидкости при
различных мощностях света на входе. Мощности варьируются светослабителями
Ф. Как следует из рис. 18.4, а-г, при больших мощностях, согласно
вышеизложенным теоретическим представлениям, происходит самофокусировка,
в то время как при слабых мощностях имеем дело с расходящимися пучками.
Следует отметить, что в средах с п2 <0 (за счет нагрева среды, связанной
с диссипацией энергии светового пучка и т. д.) соответственно происходит
дефокусировка мощного светового пучка.
Явление самофокусировки впервые было предсказано теоретически советским
физиком Г. А. Аскарьяном * в 1962 г.
§ 4. МНОГОФОТОННОЕ (НЕЛИНЕЙНОЕ) ПОГЛОЩЕНИЕ
В 1961 г. был обнаружен интересный, неизвестный до тех пор науке эффект-
двухфотонное поглощение** в оптическом диапазоне в кристаллах CaF2,
активированных двухвалентным евро-
Л
Л
* .А/йШИА., =69^3А кг=4250А
С
СП
Рис. 18.5
пием Еи++, замещающим ионы Са++. Опыт был проведен следующим образом.о
Излучение рубинового лазера (ОКО длиной волны = = 6943 А с помощью линзы
фокусировалось на тонкой (толщиной 0,1 мм) пластинке К кристалла CaF2,
Предыдущая << 1 .. 162 163 164 165 166 167 < 168 > 169 170 171 172 173 174 .. 185 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed