Процессы переноса излучения в планарных и цилиндрических композиционных структурах на основе пространственных градиентных сред

• Автор: Савченко, Оксана Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Глава 1. КОМПОЗИЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ КУСОЧНО-ГРАДИЕНТНЫХ СРЕД

РАЗЛИЧНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

1.1 Современное состояние исследований волноведущих структур

со сложной внутренней средой (обзор)

1.2 Распространение монохроматических волн, волновых пакетов, световых пучков, сигналов и импульсов

1.3 Макроскопические модели композиционных (газовых,

жидких, твердотельных) сред и волноводов на их основе

1.4 Обобщенные распределения материальных характеристик волноведущих сред

Глава 2. НЕСУЩИЕ ВОЛНЫ В ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУРАХ

2.1 Волновые уравнения

2.2 Магнитные волны

2.3 Электрические волны
2.4 Дисперсионные соотношения
Глава 3. НЕСУЩИЕ ВОЛНЫ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ
3.1 Гибридные волны
3.2 Симметричные волны
3.3 Дисперсионные свойства

Глава 4. ИМПУЛЬСНЫЕ ВОЛНЫ
В НАПРВЛЯЮЩИХ СТРУКТУРАХ
4.1 Сигналы с узким частотным спектром
в поглощающих волноводах
4.2 Частотные характеристики и параметры неоднородности волноведущей среды
4.3 Характеристики активных волноводов
4.4 Распространение импульсов и их искажение
в активных структурах
4.5 Предельно короткие импульсы
во временной области
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы
В настоящее время бурно развивается новое поколение элементной базы современного приборостроения интегральной оптики и оптоэлектроники, успехи которых полностью основаны на достижениях различных разделов физики конденсированного состояния. Основой разнообразных устройств оптического диапазона являются композиционные структуры, где в качестве волноведущей среды используются сложные среды различной физической природы, материальные характеристики которых меняются во времени или пространстве. К ним можно отнести кристаллические стеклоподобные объекты, твердые растворы, неньютоновские жидкости, газообразные вещества и т.д. Различные вариации состояний компонент приводят к значительному изменению физических свойств искусственных или природных сложных сред. В частности, введением в поры гетерогенного кристалла определенного вещества можно формировать тот или иной вид энергетических зон центрального слоя композиционного волновода. Если окружающие слои этой структуры имеют периодическую диэлектрическую проницаемость, то имеем фотонно-кристаллический волновод с уникальными передающими свойствами. Таким образом, сложные среды, с точки зрения практических приложений, позволяют создавать оптические элементы с заранее заданными физическими характеристиками, и могут быть использованы для решения задач дальнейшей микроминиатюризации оптических объемных интегральных схем, а также открывают новые возможности управления световыми потоками в инфракрасном и видимом диапазонах спектра.
Сказанное определяет актуальность задач, теоретически решаемых в диссертационной работе. Основное внимание в ней уделено не только импульсным процессам, но и анализу распространения несущих волн в планарных и цилиндрических композиционных структурах, у которых диэлектрическая проницаемость меняется в зависимости от пространственных координат.

Уместно еще одно важное замечание. Чем меньше становится длительность оптического импульса, тем шире будет его частотный спектр (меньше степень монохроматичности). Отсюда ясно, что для получения сверхкоротких импульсов необходимо иметь излучение с широким спектром, а затем подобрать тот или иной механизм преобразования излучения в импульс без фазовой модуляции, так называемый спектрально ограниченный импульс.
В самое последнее время началось освоение импульсов аттосекундного диапазона (10'18с) [66-69], реализующих принципиальный предел
минимальной длительности. Такие импульсы содержат всего один всплеск электромагнитного поля.
Важность сокращения длительности импульсов трудно переоценить. Сегодня лазерные методики с использованием ультракоротких импульсов лежат в основе целого ряда фундаментальных физических экспериментов, спектроскопических прецизионных измерений [70], измерений сверхбыстрых процессов в химии и биологии, используются в информационных технологиях [71], медицине [72], материаловедении [73] и метрологии [74].
Развитие лазерной физики привлекло внимание к динамике оптических процессов в средах с очень короткими временами релаксации ДП, сравнимыми с периодами световых волн; ряд таких проблем возник при анализе быстрой ионизации газов и твердых тел. Глубокие амплитудно-фазовые искажения коротких оптических импульсов, взаимодействующих с этими материалами, затрудняют возможность традиционного анализа таких взаимодействий в рамках представлений о синусоидальных переменных электромагнитных полях [75]. Другие механизмы формирования несинусоидальных волн связаны с нестационарной дифракцией волновых импульсов. Прохождение короткого импульса через отверстие может привести к угловому расщеплению импульса или к формированию в дальней зоне импульса с огибающей, близкой к временной производной от его начальной производной. Динамика несинусоидальных импульсов, содержащих одно колебание, распространяющихся в свободном пространстве, вызывает сейчас интерес в