Некоторые граничные задачи оптики усиливающих сред

• Автор: Зимин, Анатолий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 151 c. : ил

Глава I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Глава II. ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА ОТ
ОДНОРОДНОЙ ПОЛУБЕСКОНЕЧНОЙ УСИЛИВАЮЩЕЙ
СРЩР
§ 2.1. Коэффициент отражения монохроматической волны
§ 2.2. Потоки энергии электромагнитного поля
в усиливающей среде
§ 2.3. Численные расчеты деформации формы электромагнитных импульсов при отражении от усиливающей среды
Глава III. ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛШ ОТ СРВД,
УСИЛИВАЮЩЕЙ В ПОЛОСЕ ЧАСГОТСУЧЕТ ПОГЛОЩЕНИЯ)
§ 3.1. Случай поглощения, не зависящего от
частоты
§ 3.2. Отражение электромагнитной волны от усиливающей среды, диэлектрическая проницаемость которой включает поглощение, обусловленное неинвертированным резонансным переходом
§ 3.3. Затухание поля в усиливающей среде при полном отражении. Устойчивость решений для полей преломленной и отраженной волн

Глава ТУ. ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МОНОХРОМАТИЧЕСКОЙ
ВОЛНЫ НЕОДНОРОДНОЙ УСИЛИВАЮЩЕЙ СРБДОЙ С ДИСПЕРСИЕЙ
§ 4.1. Решение граничной задачи об отражении электромагнитной волны от неоднородной среды
§ 4.2. Отражение от экспоненциально-неоднородной усиливающей среды
§ 4.3. Случай "тонких"слоев
§ 4.4. Случай "тонких" слоев (р - поляризация, учет поглощения)
§ 4.5. Случай "толстых" слоев. Предельный
переход к однородной среде
§ 4.6. Численный расчет параметров генерации
плоскопараллельного усиливающего слоя вблизи угла полного внутреннего отражения
§ 4.7. Численный расчет параметров генерации и коэффициента отражения от экспоненциально- неоднородной среды
§ 4.8. Численный расчет коэффициента отражения электромагнитной волны от нелинейной усиливающей среды с насыщением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

С развитием квантовой электроники и лазерной оптики резко повысился интерес к различным аспектам взаимодействия света с усиливающими средами. В частности, в ряде прикладных задач оптики, при разработке лазерных и интегрально-оптических устройств возникает необходимость решать вопросы,- связанные с поведением световых волн на границах раздела с инверсными средами. Весьма актуальными являются также вопросы нелинейного взаимодействия электромагнитных волн с материальной средой, которое приводит к таким нелинейным явлениям как обращение волнового фронта, гистерезисное поведение коэффициента отражения в зависимости от интенсивности падающего света и др. Однако в рамках линейной оптики при взаимодействии света на границе с усиливающими средами возможны новые закономерности. Например, было обнаружено, что при полном отражении от инвертированной среды отраженное излучение может усиливаться / 1,2 /.
Этот эффект может быть использован при реализации новых лазерных устройств. Такие устройства должны обладать определенными преимуществами перед существующими. Действительно, в явлении усиления света при отражении взаимодействие света с усиливающей средой происходит в основном в тонком слое вблизи границы раздела сред, при этом проникновение излучения в усиливающую среду невелико. Это снижает технические требования к оптическим свойствам усиливающих сред, их однородности, прозрачности и т.д. Некоторые из возможных устройств, в которых используется явление усиления света при отражении, уже реализованы / 3-бЛ
В то же время при теоретическом изучении отражения света от усиливающих сред возникает ряд вопросов, в которых до сих пор нет еще полной ясности. Так,например, окончательно не ясно, усиливается или же затухает волна в усиливающей среде в условиях полного

должна быть сравнимой с величиной ^ ~ 60пс).
Результаты вычислений формы отраженного импульса изображены на рис. 2.6-2.9.
На примере £ - импульса (рис.2.6,практически это импульс с Л4длительностью Дь /тг ) видно, что импульс расплывается, по111 о
является "хвост".
Из графиков 2.7,2.8 видно, что форма прямоугольного и трапециевидного импульсов деформируется так, что вблизи переднего фронта образуется максимум, а задний фронт слегка расплывается. Дли-

тельность импульсов имела порядок величины, сравнимый с—*— несу-

щая частота совпадала с резонансной. Относительная величина "хвоста" намного меньше по сравнению со случаем 6* - импульса. Осцилляции поля вблизи переднего и заднего фронтов, а также ненулевые значения поля перед передним фронтом связаны с ошибками вычислений. Из сравнения прямоугольного и трапециевидного импульсов видно, что осцилляции возникают из-за скачка величины поля на фронте импульса ( во втором случае, когда скачка поля нет, они намного меньше).
На графике 2.9 показана форма трех отраженных гауссовых им-пуль со в, различающихся несущей частотой. Длительность импульсов была равнойТ= 4,9/^, несущая частота была такова, что в первом случае = - 6,4, во втором » в третьем=6,4
отличие от рассмотренных выше импульсов, гауссов импульс не имеет резкого фронта. Видно, что после отражения форма импульсов вблизи максимума амплитуды поля остается гауссовой. Это согласеутся с результатами работы / 41,42 /, в которой экспериментально показано, что при распространении гауссова импульса в линейной диспергирующей среде его форма остается гауссовой.