САМОМОДУЛЯЦИЯ СВЕТА


САМОМОДУЛЯЦИЯ СВЕТА
САМОМОДУЛЯЦИЯ СВЕТА
- самоиндуцированная фазовая или амплитуднаямодуляция (в пространстве или во времени) высокоинтенсивного оптич. излучения, <распространяющегося в нелинейной среде. При падении на среду плоской монохроматич. <волны самомодуляция развивается вследствие параметрической неустойчивости, врезультате чего световой пучок разбивается на множество тонких нитей илина серию стационарных импульсов. Если волна первоначально имеет неоднородныйпрофиль интенсивности, то в нелинейной среде сначала появляется фазоваяС. с., к-рая затем ведёт к нелинейной трансформации амплитудного распределения. <Пространственная фазовая С. с. проявляется в искажении волнового фронтаи приводит к самофокусировке света или самодефокусировке света, еслисреда имеет достаточную протяжённость. Временная фазовая С. с. приводитк самокомпрессии и саморасплыванию импульса. Оптич. импульс 8014-133.jpgс нач. амплитудным профилем 8014-134.jpg (рис. 1, а) при распространении в нелинейной среде с показателем преломления 8014-135.jpgприобретает нелинейную фазовую добавку (рис. 1, б):
8014-136.jpg

Здесь z - пройденное расстояние,8014-137.jpg- групповая скорость на несущей частоте w0,8014-138.jpg -волновое число, n2 - нелинейная добавка к показателю преломления.[Показатель преломления среды 8015-2.jpg, где 8015-3.jpg -наведённое световым полем изменение показателя преломления: если нелинейныйотклик безынерционен, то 8015-4.jpg8015-5.jpgМгновенная частота такого импульса меняется на величину (рис. 2, а)
8015-6.jpg

8015-1.jpg

Рис. 1. Фазовая самомодуляция: а - амплитудный профиль; б - нелинейныйнабег фазы.

8015-7.jpg

Рис. 2. Фазовая cамомодуляция: о - нелинейная добавка к мгновеннойчастоте; б - нелинейные добавки к групповой скорости.

Фазовая модуляция при наличии зависимости показателя преломления n(w)пли фазовой скорости v(w) от частоты вызывает амплитудную. Действительно, <групповая скорость u в среде, обладающей заметной дисперсией, зависитот частоты:

8015-8.jpg

Т. о., в нелинейной диспергирующей среде разл. участки оптич. импульсаимеют разные локальные групповые скорости, отличающиеся от групповой скоростив линейной среде на величину 8015-9.jpg (рис. 2, б), равную с учётом (2):

8015-10.jpg

Если огибающая импульса имеет колоколообразную форму, напр, гауссовv(рис. 3, а), то в среде с g > 0 его фронт, где 8015-11.jpgраспространяется быстрее его вершины, где 8015-12.jpgа хвост с 8015-13.jpg- медленнее, т. е. происходит расплывание импульса, самодекомпрессия (рис.3, б). В среде с параметром g < 0 фронт идёт медленнее, а хвостбыстрее вершины, вследствие чего происходит самокомпрессия. Точка самокомпрессииимпульса длительностью Т 0, расположена на таком расстоянии l К от входа в среду, на к-ром хвост догоняет вершину:
8015-15.jpg

Отсюда при 8015-16.jpgдлина самокомпрессии
8015-17.jpg

В точке компрессии импульс сжимаотся до мин. длительности:
8015-18.jpg

Для увеличения комирессни (т. е. получения малых Т к )частовыбирают две среды: первая с большой нелинейностью n2, чтобыполучить большую 8015-19.jpg,а вторая - с большой дисперсией нужного знака,8015-20.jpgВ точке компрессии образуется спектрально ограниченный импульс, обратнаявеличина длительности к-рого равна частотной ширине импульса, вышедшегоиз нелинейной среды с фазой 8015-21.jpg

8015-14.jpg

Рис. 3. а - начальный импульс; б - компрессия и декомпрессия.

Волна, имеющая пост. амплитуду Е 0, распространяетсяв нелинейной среде с фазовой скоростью 8015-22.jpgЕсли среда имеет нелинейный дисперсионный параметр g< 0, тоэта стационарная волна неустойчива, т. е. малые возмущения амплитуды ифазы в такой среде экспоненциально нарастают 8015-23.jpgи волна приобретает амплитудно-фазовую модуляцию.

Наиб. инкремент имеют временные возмущения с масштабом модуляции Т В, таким, <что Тогда из (5) следует:8015-24.jpg

8015-25.jpg

Т. о., стационарная волна разбивается на серию импульсов длительностьюТ В.

Волновые пакеты в результате распадной неустойчивости разбиваются насовокупность солитонив оптических, а волновые пучки - на отд. нити.

Лит.: К а р п м а н В. И., Нелинейные полны в диспергирующихсредах, М., 1973; Ахманов С. А., Выслоух В. А., Ч и р к и н А. С:., Оптикафемтосекуидных лазерных импульсов, М., 1988.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "САМОМОДУЛЯЦИЯ СВЕТА" в других словарях:

  • Фазовая самомодуляция — (ФСМ)  нелинейный оптический эффект, заключающийся в зависимости фазы импульса от его интенсивности вследствие эффекта Керра. ФСМ важен при изучении свойств таких оптических систем, как лазеры и ВОЛС.[1][2] Его следствиями являются… …   Википедия

  • САМОВОЗДЕЙСТВИЯ СВЕТА — эффекты изменения характера распространениясвета в нелинейной среде, обусловленные зависимостью свойств среды от егоинтенсивности. Существуют два типа С. с., связанные с разл. влиянием мощногооптич. излучения на показатель преломления. В одном… …   Физическая энциклопедия

  • Нелинейная оптика — Нелинейная оптика  раздел оптики, в котором исследуется совокупность оптических явлений, наблюдающихся при взаимодействии световых полей с веществом, у которого имеется нелинейная реакция вектора поляризации на вектор напряженности… …   Википедия

  • НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА — раздел оптики, занимающийся изучением явлений, обусловл. оптич, нелинейностью среды, в к рой распространяется свет (см. Нелинейная среда). Нелинейные оптич. эффекты среды существенны при очень больших плотностях световой энергии, соответствующих …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА — раздел оптики, охватывающий исследования распространения мощных световых пучков в тв. телах, жидкостях и газах и их вз ствия с в вом. Сильное световое поле изменяет оптич. хар ки среды (показатель преломления, коэфф. поглощения), к рые становятся …   Физическая энциклопедия

  • НЕСТАЦИОНАРНЫЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ — нелинейные оптич. явления, наблюдаемые в импульсных и в модулированных во времени полях эл. магн. волн. Большинство Н. н. о. я. обусловлено инерционностью среды, как инерционностью локального нелинейного отклика, так и инерционностью отклика… …   Физическая энциклопедия

  • Самофокусировка — света один из эффектов самовоздействия света, связанный с концентрацией энергии светового пучка в нелинейной среде. Явление самофокусировки было предсказано советским физиком теоретиком Г. А. Аскарьяном в 1961 году и впервые наблюдалось Н. Ф.… …   Википедия

  • СЖАТОЕ СОСТОЯНИЕ — электромагнитного поля состояние поля, прик ром дисперсии флуктуации канонически сопряжённых компонент поля не равны …   Физическая энциклопедия

  • НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ — колебательные системы, св ва к рых зависят от происходящих в них процессов. Колебания таких систем описываются нелинейными ур ниями. Нелинейными явл.: механич. системы, где модули упругости тел зависят от деформаций последних или коэфф. трения… …   Физическая энциклопедия

  • Эффект Керра — Эффект Керра, или квадратичный электрооптический эффект  явление изменения значения показателя преломления оптического материала пропорционально второй степени напряженности приложенного электрического поля. В сильных полях наблюдаются… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.