Нелинейные эффекты прозрачности в парамагнитных кристаллах

• Автор: Гулаков, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Калининград
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕЖИМОВ ПРОЗРАЧНОСТИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПАРАМАГНИТНОГО КРИСТАЛЛА

1.1 Оптическая самоиндуцированная прозрачность

1.2 Акустическая самоиндуцированная прозрачность

1.3 Предельно короткие оптические импульсы

1.4 Продольно-поперечные акустические солитоны

* 1.5 Электромагнитная и акустическая индуцированные прозрачности

ГЛАВА 2. ПОЛУКЛАССИЧЕСКИЕ САМОСОГЛАСОВАННЫЕ УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ

2.1 Взаимодействие предельно коротких акустических импульсов с парамагнитными кристаллами

2.2 Резонансные продольно-поперечные импульсы

2.3 Оптико-акустическое взаимодействие в системе

трехуровневых резонансных центров
ГЛАВА 3. РЕЖИМЫ ПРОЗРАЧНОСТИ ДЛЯ ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
3.1 Нелинейные волновые уравнения для предельно
коротких акустических импульсов

3.2 Самоиндуцированная прозрачность для акустических видеоимпульсов
3.3 Рациональные акустические солитоны
3.4 Нелинейные волновые уравнения для продольнопоперечных резонансных акустических импульсов
3.5 Акустическая самоиндуцированная прозрачность
для продольно-поперечных резонансных импульсов
3.6 Акустический аналог необыкновенной прозрачности
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКАЯ
ПРОЗРАЧНОСТЬ
4.1 Стационарный режим распространения
» 4.2 Генерация гиперзвука в режиме электромагнитноиндуцированной прозрачности
4.3 Нелинейный режим опто-акустической индуцированной прозрачности в парамагнитном кристалле
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА
Прослеживая развитие нелинейной оптики и квантовой акустики за последние пятьдесят лет, можно увидеть четкую тенденцию, что спустя несколько лет после открытия оптического эффекта обнаруживался его акустический аналог и наоборот (рис. 1) [1].
. Так, например, в 1967 году Мак-Коллом и Ханом был экспериментально открыт эффект оптической самоиндуцированной прозрачности, который заключается в следующем: при прохождении резонансного оптического импульса, длительностью значительно меньше всех времен релаксации, когда его мощность больше пороговой, среда ведет себя так, как будто она является прозрачной (резко уменьшается коэффициент поглощения) [2,3] Спустя три года, американский ученый Шайрен экспериментально обнаружил акустический аналог этого эффекта при распространении продольной акустической волны через кристалл МдО с примесями Ре2+. Он также предложил теоретическое объяснение данного эффекта [4].
В 1971 году в России к такому же результату приходит Денисенко, рассмотрев в своей теоретической работе распространение поперечных акустических импульсов в отличие от Шайрена [5].
В 1974 году российские экспериментаторы Самарцев, Смоляков и Ша-рипов повторяют эксперимент Шайрена, используя в качестве среды сегне-тоэлектрик ЫМЬОз, активированный ионами Ее2+ [6].
В вышеупомянутых работах [4-6] рассматривалась только одна из компонент акустического импульса: либо продольная, либо поперечная. Известно же, что акустическая волна в твердых телах имеет продольнопоперечную структуру. Причем, в нелинейном режиме продольные и поперечные компоненты акустического импульса способны взаимодействовать друг с другом, что приводит к обмену энергии между ними. Акустическая

3.2 Самоиндуцированная прозрачность для акустических видеоимпульсов
Я |

Пусть продольная компонента относительна мала, так что П| <С
~ ~ ~ Т „ этом случае Я ~ Пх • Введя новые переменные в± = в/2 — / Я±_вт'/2,
—ОО
из (3.9) получим уравнение синус Гордона
д20_1_ а_1
I • /1
дгдт± 2 ^ где т± = 4 - г/а±.
Односолитонное решение уравнения (3.12) имеет вид
Д — г/у''
(3.12)
в± = 4 апДап

где скорость распространения в лабораторной системе координат
1 1 а±ш0
“ = — + —7ГТР1 у а± 2 у
тр - длительность солитона поперечной компоненты, имеющей вид
(3.13)
(3.14)
4-МЦ^)- ' (ЗЛ5)
Выражения для населенностей рц и рзз, получаемые из (3.1), (3.4) и
(3.5), в общем случае достаточно громоздкие. Для их упрощения будем считать температуру Т парамагнитного кристалла настолько малой, что Т < Ншо/кв, где к в - постоянная Больцмана. При со0 гч-' Ю10 с 1 будем иметь Т < 0.1 К. Тогда мы можем считать что = 1, И'г = ГГз = 0. В этом случае из (3.1), (3.4) и (3.5) найдем

в\
Рп = 7 I 1 + соэ - + 2 соэ соэ - + 2-гД вт вш - +
р-22 — И'г +

■ эт
(3.16)
(3.17)