Пространственные и временные характеристики четырехволнового преобразователя излучения на резонансной и тепловой нелинейностях при больших коэффициентах отражения

• Автор: Акимов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 114 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Четырехволновое взаимодействие в средах с резонансной и тепловой нелинейностями (обзор литературы)
1.1. Анализ вырожденного четырехволнового взаимодействия в средах с резонансной и тепловой нелинейностями
1.2. Анализ невырожденного четырехволпового взаимодействия в средах с резонансной и тепловой нелинейностями
Выводы к первой главе
2. Пространственная селективность четырехволнового преобразователя излучения на тепловой нелинейности при больших коэффициентах отражения
2.1. Вырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме со встречными волнами накачки
2.2. Вырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме с попутными волнами накачки
2.3. Квазивырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме со встречными волнами накачки
Основные результаты второй главы
3. Пространственная селективность четырехволнового преобразователя излучения при наличии резонансной и тепловой нелинейностей
3.1. Вырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме со встречными волнами накачки при больших коэффициентах отражения
3.2. Вырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме с попутными волнами накачки при больших коэффициентах отражения
3.3. Квазивырожденное четырехволновое взаимодействие в схеме
со встречными волнами накачки при больших коэффициентах отражения
3.4. Функция размытия точки четырехволнового преобразователя излучения на резонансной нелинейности Основные результаты третьей главы
4. Нестационарная теория четырехволнового взаимодействия в средах с резонансной и тепловой нелинейностями
4.1. Вывод выражений, связывающих временную зависимость сигнальной и объектной волн
4.2. Временной отклик четырехволнового преобразователя излучения в схеме со встречными волнами накачки
4.3. Временной отклик четырехволнового преобразователя излучения в схеме с попутными волнами накачки
4.4. Анализ временной зависимости амплитуды объектной волны при четырехволновом взаимодействии на резонансной и тепловой нелинейностях
Основные результаты четвёртой главы Заключение
Список используемых источников и литературы

Введение
Актуальность работы
Несмотря на целый ряд работ, посвященных исследованию характеристик четырехволновых преобразователей излучения, интерес к анализу качества обращения волнового фронта (ОВФ) такими преобразователями сохраняется. Прежде всего, это связано с применением четырехволновых преобразователей для коррекции фазовых искажений, которые возникают при распространении световых волн в различных неоднородных средах. Необходимо знать, приведет ли наличие в оптической системе такого четырехволнового преобразователя к компенсации искажений, вносимых в излучение неоднородной средой.
В число основных задач, в которых используется волна с ОВФ, входят: наведение лазерного излучения на мишень малых размеров для лазерного термоядерного синтеза, доставка излучения через турбулентную атмосферу и аберрационную оптику без ухудшения направленности. Кроме того, явление ОВФ находит широкое применение в нелинейной спектроскопии и виброинтерферометрии [1-7].
Четырехволновое взаимодействие - это нелинейный процесс, в котором взаимодействие трех волн (двух волн накачек и сигнальной волны) приводит к генерации четвертой волны (объектной) [8-12]. К ее возникновению могут привести различные свойства среды, ответственные за изменение комплексной диэлектрической проницаемости: нелинейная поляризуемость электронов,
генерация свободных носителей, тепловой нагрев среды, насыщение резонансного перехода в поглощающей или усиливающей среде и другие. При взаимодействии излучения с реальной средой обычно несколько механизмов могут одновременно вносить заметный вклад в изменение комплексной диэлектрической проницаемости [13-19].
При четырехволновом взаимодействии в поглощающих средах, например в средах с резонансной нелинейностью, существенный вклад в обращенную волну может быть обусловлен наличием тепловой нелинейности [20-23]. Учет нагрева

области нелинейной среды, в пределах которых |Д,(к = 0, г,)] и |Д.‘(к = 0, г2)
принимают наибольшие значения, пространственно разделены (рис.2.4).
При фиксированном коэффициенте отражения больше единицы с ростом пространственной частоты скорость изменения амплитуды пространственного спектра объектной волны по мере ее распространения в нелинейной среде уменьшается, амплитуда пространственного спектра сигнальной волны вначале возрастает, а затем уменьшается.
Анализ пространственного спектра объектной волны на передней грани нелинейного слоя показывает, что с ростом пространственной частоты модуль пространственного спектра либо монотонно уменьшается, либо вначале возрастает, а затем уменьшается. Для характеристики пространственной селективности четырехволнового преобразователя при условии монотонного уменьшения с ростом пространственной частоты пространственного спектра объектной волны введем полуширину полосы пространственных частот Дк, определяемую из выражения
Нормированная полуширина полосы пространственных частот объектной
интенсивности при С, = 1 монотонно уменьшается (рис.2.5, кривая 5). При малом коэффициенте отражения и с учетом самодифракции только первой волны накачки (^>>1) рост интенсивности волн накачки увеличивает полосу ширины пространственных частот. Таким образом, процессы самодифракции волн накачки и перекачки энергии из сигнальной волны в объектную и наоборот взаимно исключающе влияют на полуширину полосы пространственных частот. При Аю = Л2В большее влияние интенсивности волн накачки на изменение полуширины полосы пространственных частот связано с процессами перекачки энергии из сигнальной волны в объектную и наоборот, поэтому рост
Я (к = Дк, г = 0)| = 1|Я (к = 0, г = 0)|
(2.8)
волны
без учета самодифракции волн накачки с ростом их