Пространственно-временная динамика стоксового компонента вынужденного комбинационного рассеяния света

• Автор: Лобанов, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 113 с. : ил.

ГЛАВА 1. УРАВНЕНИЯ ВКР И МЕТОДЫ ИХ РЕШЕНИЯ

1.1 Обзор литературы по ВКР

1.2 Квантово-механическая оценка роста числа стоксовых фотонов при ВКР

1.3 Полуклассическая теория ВКР

1.4 Нелинейная восприимчивость третьего порядка

1.5 ВКР первого стоксового компонента

1.5.1 Квази-стационарный режим ВКР

1.5.2 Генераторы ВКР с уровня квантовых шумов

1.5.3 ВКР - усилители стоксового сигнала

1.5.4 ВКР - резонаторы

1.5.5 Нестационарный режим ВКР

1.5.6 Нестационарное ВКР при малых коэффициентах преобразования
1.5.7 Нестационарное ВКР при учете истощения накачки
1.5.8 Нестационарное ВКР с учетом истощения накачки и дифракционных эффектов
ГЛАВА 2. НЕСТАЦИОНАРНОЕ РЕЗОНАТОРНОЕ ВКР
2.1 Численное решение задачи нестационарного ВКР в резонаторе

2.2 Особенности начального этапа генерации непрерывного стоксового излучения в резонаторе
ГЛАВА 3. НЕСТАЦИОНАРНАЯ ВКР-ГЕНЕРАЦИЯ В СМЕСИ ГАЗОВ
3.1 Уравнения ВКР для смеси газов
3.2 Метод численного решения задачи ВКР в смеси газов
3.3 Условие эффективной генерации комбинационного стоксового компонента
ГЛАВА 4. ДИНАМИКА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТОКСОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ВКР
4.1 Теоретическая модель и численное решение задачи генерации ВКР при учете дифракции
4.2 Закономерности динамики пространственно-временных характеристик стоксового излучения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), возникающее при взаимодействии интенсивного лазерного излучения с молекулярными колебаниями среды, относится к числу наиболее важных и интересных в нелинейной оптике. С момента его открытия в 1962 году и до настоящего момента ВКР является предметом многочисленных исследований, в результате которых были установлены многие физические закономерности этого явления и построена общая его теория. Это позволило расширить представления о взаимодействии света с веществом, создать новые методы его исследования. ВКР света представляет значительный интерес также с точки зрения преобразования частоты лазеров, одновременной генерации излучения на нескольких длинах волн, создания источников излучения, перестраиваемых в широком диапазоне длин волн, а также при построении распределенных оптоволоконных усилителей.
Несмотря на то, что на данный момент построена достаточно общая теория ВКР, а также найдены аналитические решения уравнений ВКР для большинства важных с точки зрения практического применения случаев, ряд проблем, связанных с ВКР, оставались неисследованными. К таким задачам можно отнести исследование начального этапа генерации непрерывного стоксового излучения, в случае, когда динамика процесса формирования непрерывного излучения обусловлена нестационарностью режима ВКР1, изучение динамики нестационарной генерации импульсного стоксового излучения пикосекундной длительности в неоднородных комбинационно-активных средах, а также учет дифракции
1 Имеется в виду один из трех режимов ВКР (стационарный, квазистационарный и нестационарный), различие между которыми описывается далее по тексту.
2.2 Особенности начального этапа генерации непрерывного стоксового излучения в резонаторе
Целью нашего исследования является изучение начального этапа генерации непрерывного стоксового излучения. Первой решаемой задачей стало получение пороговых значений входного излучения накачки, требуемых для достижения порога ВКР внутри резонатора. Значение интенсивности подаваемого на вход резонатора излучения накачки, соответствующее пороговому значению интенсивности внутри резонатора, зависит от различных параметров резонатора. Так увеличение коэффициента отражения или уменьшение коэффициента потерь на зеркалах, а также увеличение длины резонатора приводят к уменьшению порогового значения интенсивности входной накачки. Мы же остановимся в своих исследованиях на тех параметрах, которыми характеризуются среды и резонаторы, использованные в экспериментах [194]. Так будем использовать следующие параметры резонатора: £=7.3 см., Л=0.99984, Л=78-10"9. В качестве параметров комбинационноактивной среды нами были выбраны параметры, соответствующие кристаллическому и газообразному водороду, метану и нитрату бария. Каждая из этих сред характеризуется следующими
значениями коэффициента усиления и времени дефазировки:
ВКР-среда см/ГВт Т2, пс
СН4, газ, 50 атм. 1.26
Н2, газ, 30 атм. 4.72
Н2, кристалл 56 30000
Ва(Ы03)2, кристалл 47
Таблица 2.2.1 Параметры различных комбинационно - активных сред