Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
С. атомов наблюдалось в возбуждённых состояниях, ио оио возможно и в осн. состояния. Однако осн. состояния значит, части атомов элементов таблицы Менделеева пе удовлетворяют необходимому для выстраивания условию, согласно к-рому квантовое число угл, момента должно быть ие меньше единицы. Cm. также ст. Интерференция состояний н Лит. при ией.
Лим.: Александров Е. Б., Хвостенко Г. И., Чайка М. П., Интерференция атомных состояний, М., 1991.
М. П. Чайка.
САМОДЕФОКУСИРОВКА СВЕТА — нелинейное расплывание высокоинтенсирного светового пучка, распространяющегося в нелинейной среде, показатель преломления к-рой уменьшается с ростом иитенсивиости поля:
л—л0-|—пнл( j A Jг), инл<0.
(1)
Здесь А— комплексная амплитуда поля, R0— линейная часть показателя преломления среды, пНл — отрицат. нелинейная добавка к показателю преломления, конкретный вид к-рой зависит от механизма нелинейности среды. Если нелинейнаи добавка к показателю преломления положительна (пнл >0), то вместо дефокусировки развивается самофокусировка света.
При падении светового пучка, имеющего, иапр., гауссово, распределение амплитуды по поперечной координате г шириной а,
А—Е0вхр (—г2/оа),
(2)
нелинейная среда с показателем преломления (1) становится оптически неоднородной. В такой среде лучи испытывают нелинейную рефракцию, отклоняясь в область больших значений показателя преломления, а именно, от оси пучка к периферии. Это и приводит к С. с., а слой нелинейной среды играет роль отрицат. (рассеивающей) линзы с фокусным расстоянием F„„, зависящим от иитенсивиости (мощности) пучка. В зависимости от соотношения между фокусным расстоянием Fan и толщиной среды It к-рую проходит свет, различают два случая — тонкой и толстой линзы.
Тонная нелинейная линза. Если Fnn > I, то рефракция лучей вцутри слоя мала (рис. 1), сечение пучка
Рис. 1. Траектории лучей при самодефокусировке в тонкой нелинейной линзе.
при прохождении среды остаётся неизменным, а меняется лишь волновой фронт. В тонком слое происходит нелинейный набег фазы:
фнл—LkonBii^E( rIrtIдЯ) j і
(3)
где Ar0 = со/с — волновое число в вакууме, о> — частота. _А_
Для гауссова пучка ф-ция фяд представлена на рис. ч07
САМОДЕФОКУСИРОВКА
САМОДЕФОКУСИРОВКА
Рис. 2. Изменение параметров пучка после прохождения нелинейной само де фокусирующей
среды: а — нелинейный набег
фаз фнл; б — угол отклонения пучка енл; в — распределение интенсивности в зависимости от 6.
2, а. Лучи выходят из слоя под разными углами 0НЛ (рис. 2, б):
п , , 1 0фнл ^П„л
в»л(г)=——=1—
(4)
Наиб, отклонение испытывают лучи, выходящие из области макс. градиента наведённой поперечной неоднородности показателя преломления, расположенной на гYq = а/2. Под меньшими углами 0 < 0т вдоль каждого направления идут два луча, интерферирующие между собой иа большом удалении от нелинейной среды. В зависимости от разности фаз этих лучей Дф под к.-л. данным утлом может наблюдаться минимум или максимум амплитуды — возникает характерная кольцевая структура (рис. 2, в, и рис. 4, а). Это явление иаз. нелинейными аб ер рациями.
Первое тёмное кольцо образуется при Дф = я, второе — при Дф — Зл и т. д. Второе светлое кольцо (внутри внеш. светлого кольца с угл. расходимостью 0НЛ) образуется при Дф = 2я, а последующие — при Дф ~ 2JiN. Т. о., число дополнит, светлых колец в аберрац. картине дефокусировки равно
N— I Фнл(О)—фнл(°°) I /2зт—|п,тл ^ ("*)
Угл. расходимость дефокусироваииого пучка определяется ф-ЛОЙ
0нл=в(гт) — 1,3генл^ EANQjlBifri (6)
где 0диф = 2/ка — дифракционная расходимость гауссова пучка.
Тонкую нелинейную линзу удобно характеризовать фокусным расстоянием:
-^НЛ— а/9нл —а2/ЛНЛ^ —^д/4^»
(7)
408
где = ка2/ 2 — дифракц. длина пучка или протяжённость зоны Френеля дифракции.
Т. о., с увеличением мощности пучка растёт его интенсивность ?* на оси, растут пнл и 0НЛ, т. е. увеличи-ваетси эффект дефокусировки. Чем больше расходимость пучка, тем больше число аберрац. колец N. Дефокусировка пучка выражается в том, что с ростом мощности пучка амплитуда и интенсивность уменьшаются, а появление каждого нового тёмного кольца со-
провождается изменением интенсивности в центре пуч« ка в дальнем поле. ;
Толстая нелинейная линза. В толстом слое нелинейной среды пучок значительно расплывается уже внутри самого слоя и эффективная (интенсивная) дефокусиров-ка идёт на расстоянии порядка FHn<&l. Для оценки Рнл толстой л низы можно воспользоваться ф-лой (7), за*: мен ив толщину слоя I на Fnn, получая в результате выражение і
F Wt=aV »о1*нл(я*)|.
(8)1
Нелинейная расходимость пучка при внутр. дефокусировке, т. е. в толстом слое, равная 0НЛ = ~[/пвл/к0,; слабее зависит от мощности пучка, чем в тонком слое (6). Заметная дефонусировка наблюдается при 0КЛ S 0ДИф. откуда можно определить порог этого эффекта.
На прантике наиб, часто осуществляетси тепловая1 С. с., обусловленная появлением инл при нагреве среды в результате поглощения доли энергии светового пучка, пнл = (T — TQ)dn/dI, где T0 — равновесная темп-ра,-T — темп-ра после нагрева, к-рая находнтси из ур-ния теплопроводности:
