Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сухоруков А.П. -> "Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике" -> 65

Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике - Сухоруков А.П.

Сухоруков А.П. Нелинейные волновые взаимодействия в оптике и радиофизике — М.: Наука , 1998. — 232 c.
ISBN 5-02-013842-8
Скачать (прямая ссылка): nelineynievolnoviedeystviya1988.pdf
Предыдущая << 1 .. 59 60 61 62 63 64 < 65 > 66 67 68 69 70 71 .. 91 >> Следующая


§ 10.6. Взаимодействие много частотных солитонов

Одним из наиболее интересных вопросов в теории солитонов является их поведение при столкновении. Рассмотрим взаимодействия однонаправленных волновых пакетов трехчастотных солитонов, распространяющихся с разными скоростями. Взаимодействие пары солитонов наступает в том случае, если их спектры частично перекрываются. В вырожденном случае все несущие частоты обоих солитонов попарно совпадают.

Численные решения квазиоптических уравнений выявили существование в общем случае солитонных (прохождение импульсов друг сквозь друга) и бумеронных (отталкивание сближающихся импульсов) видов столкновений, а также вторичный захват (объединение двух трехчастотных солитонов в один с общей групповой скоростью) [13,14].

На рис. 10.6 изображена динамика столкновения двух трехчастотных солитонов — отталкивание в случае полного вырождения по частотам (я) и вторичный захват, приводящий к образованию одного пятичастот-ного солитона и осколков, не участвующих в захвате (б). По-видимому, при столкновениях возможно образование солитонов и с более сложной частотной структурой.

Наряду со вторичным захватом и отталкиванием в численных экспериментах наблюдался также промежуточный режим: импульсы создают связанную пару солитонов, обладающих общим центром "масс" и совершающих слабые осцилляции относительно этого центра.

В оптике возможность формирования многочастотных солитонов в кристаллах без центра инверсии подтверждается конкретными расчетами. Для оценок возьмем данные из [15].Для LiNbO3 и Ba2NaNb5O15 при длинах волн, лежащих в диапазоне 1,5—3,5 мкм, для AgAsS3 — в диапазоне 3-8 мкм и входных длительностях импульсов IO"12 с значения интенсивностей, удовлетворяющие условию захвата в трехчастотный солитон при синхронизме, составляют IO6-IO7 Вт/см2, что на один-два порядка ниже критических значений нарушения лучевой прочности кристаллов. ГЛАВА 11

ДИФРАКЦИОННО-ДИСПЕРСИОННАЯ НЕКОГЕРЕНТНОСТЬ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

Глава посвящена анализу влияния дифракционных и дисперсионных явлений на энергообмен между модулированными волнами. Эффективность преобразования является важной характеристикой умножителей частоты, генераторов суммарных и разностных волн, параметрических усилителей и генераторов. Создание высокоэффективных преобразователей частоты мощного лазерного излучения продолжает оставаться одной из главных практических задач нелинейной оптики. На пути достижения 100%-ной эффективности приходится преодолевать много препятствий. В гл. 6 было показано, что неоднородное распределение энергии по сечению пучка замедляет темпы преобразования, а при критическом синхронизме взаимодействие гармоник весьма чувствительно к фазовой модуляции волны накачки. В условиях некритического синхронизма (групповые скорости согласованы) фазовая модуляция не влияет на эффективность передачи энергии от волны накачки к гармонике. Однако этот вывод верен в рамках геометрической оптики. При учете дифракционных и дисперсионных эффектов второго порядка возникает новый механизм нарушения когерентности взаимодействия модулированных волн. Дело заключается в том, что дифракция неизбежно приводит к сбою оптимальных фазовых соотношений и тем самым к замедлению процесса перекачки энергии. Более того, дифракционная некогерентность принципиально ограничивает сверху эффективность преобразования частоты в волновых пучках. В волновых пакетах предельную величину КПД устанавливает дисперсионная некогерентность.

§ 11.1. Дифракционная некогерентность и оптимальная фокусировка при слабом возбуждении гармоник

Рассмотрим возбуждение N-й гармоники волновым пучком основного излучения. Чтобы выявить роль дифракционной некогерентности, будем считать, что в нелинейной среде выполняется касательный синхронизм, т.е. лучевые векторы основной и N-H гармоник параллельны и равны по величине друг другу. Такие взаимодействия реализуются, во-первых, при умножении частоты в изотропных средах (например, при генерации третьей гармоники в жидкостях [1, 2] и газах [3, 4], причем необходимое условие для фазового согласования подбирается с помощью специально вводимых

169 буферных добавок, изменяющих дисперсию волн нужным образом [5]). Во-вторых, в анизотропных одноосных кристаллах при распространении пучков вдоль нормали к оптической оси лучевые векторы гармоник также имеют одинаковое направление — случай 90°-ного синхронизма [6].

Итак, пусть в нелинейную среду протяженностью I входит сходящийся пучок основного излучения на частоте Od1 ; на расстоянии Zn образуется перетяжка пучка (минимальное поперечное сечение, рис. 11.1). При наличии нелинейной восприимчивости N-го порядка Х дг в среде возбуждается

Рис. 11.1. Схема возбуждения второй гармоники при фокусировке гауссова пучка основного излучения внутрь нелинейной среды:

O1 и аг - радиусы пучков основной и второй гармоник в плоскости перетяжки, расположенной на расстоянии гп от- входа в нелинейную среду длиной /; b — конфокальный параметр пучков, а, — угловая расходнмосіь
Предыдущая << 1 .. 59 60 61 62 63 64 < 65 > 66 67 68 69 70 71 .. 91 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed