Кинетика когерентного взаимодействия резонансного излучения с дискретной периодической и сплошной средами

• Автор: Манцызов, Борис Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 c. : ил

ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
§1. Теория когерентного спонтанного распада
§2. Квазиклассическая теория сверхизлучения (СИ)
§3. Проблема СИ в коротковолновом диапазоне
§4. Когерентное нелинейное взаимодействие
излучения с резонансной невозбужденной средой
§5. Цель настоящей работы
Глава 2. КИНЕТИКА СВЕРХИЗЛУЧЕНИЯ В ДИСКРЕТНОЙ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЕ
§1. Квазшслассическое описание когерентного
взаимодействия поля с дискретной средой
§2. Сверхизлучение в периодической структуре
§3. Время задержки на фазировку и стохастические
флуктуации полной задержи СИ
Глава 3. ТЕОРИЯ НЕЛИНЕЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОГЕРЕНТНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ С РЕЗОНАНСНОЙ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СРЕДОЙ
§1. Самоиндуцированное подавление брэгговского
рассеяния
§2. Динамические свойства двухволнового солитона
§3. Теорема площадей
§4. Селективное подавление брэгговского отражения

Глава 4. ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ СРЕД
§1. Об устойчивом возбуждении при СИ в брэгговской системе
§2. Нерегулярные осцилляции СИ в сплошной
протяженной среде
§3. Сверхизлучение неоднородно возбужденной среды ... 98 §4. Влияние теплового режима на порог генерации
в системе возбужденных мессбауэровских ядер
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ИЗ
ЛИТЕРАТУРА П6

Создание квантовых генераторов мощного когерентного электромагнитного излучения, лазеров, положило начало многим новым научным направлениям в традиционных областях физики. Чрезвычайно плодотворными оказались теоретические и экспериментальные исследования когерентного взаимодействия мощного лазерного излучения с системой резонансных излучателей, которые привели к открытию целого ряда новых, явлений: самоиндуцированной прозрачности, фотонного эха и др Ш- Когерентность при таком взаимодействии сохраняется благодаря малой длительности импульса поля по отношению к характерному времени потери фазовой памяти системы Т2 (времени однородной поперечной релаксации поляризации). Появление возможности интенсивной накачки и достижения полной инверсии атомов стимулировало всестороннее изучение такого нетривиального явления как сверхизлучение (СИ), или когерентный спонтанный распад коллективного состояния системы первоначально некогерентно возбужденных излучателей. Важность этих физических задач объясняется прежде всего потребностями современной науки и техники в новых нелинейных оптических элементах и интенсивных источниках когерентного коротковолнового излучения.
До настоящего времени кинетика процесса образования коллективного состояния и последующего когерентного взаимодействия собственного поля СИ с возбужденными осциллятора!®, а также взаимодействия внешнего когерентного поля с резонанчной невозбужденной средой рассматривалась главным образом для сплошных бесструктурных конденсированных и газообразных сред. Однако перспективность сверхизлучательного режима генерации мощного

вых на временах 14 ^ и расхождение при t > , что подтверждает справедливость предложенного аналитического описания.
Нарушение пространственной когерентности излучателей резко меняет кинетику излучения. Правый график на рис.2а отвечает решению кинетических: уравнений при 0 и тех же значениях прочих характерных: величин, что и в рассмотренном выше случае точного брэгга (Q= £)> , число резонансных плоскостей Л/р = 500, период структуры с/= (I + о)Я , = О, Q0
= I0“2). Параметр отстройки , т.е. образец равномерно "растянут" на малую величину д i=^^B/SDQ ( £* c/Np ~
. Этого оказалось достаточно, чтобы разрушить коллективный процесс чистого СИ. Затягивание процесса высвечивания и уменьшение амплитуды импульса (рис.2а) происходит из-за уменьшения числа коллективно взаимодействующих атомов и нарушения когерентной связи правой и левой волн. К такому заключению мы приходим проанализировав изменение пространственной кинетики инверсии. В случае *распад возбуждения среды происходит пространственно однородно (рис.1б), тогда как при он начинается с краев (поле, усиленное
всей средой, вызывает вынужденный распад атомов на краях), затем поле; ослабевает (выходит из среды) и в результате в срединной области образца сохраняется остаточная инверсия [iOl] , которая медленно почти спонтанно распадается. Этот процесс не является коллективным, во всяком случае для всего образца в целом, и в значительной степени может быть отнесен: к вынужденному усилению спонтанного излучения в однопроходной системе.
Одноимпульсный режим СИ в брэгговской системе резко переходит в осцилляторный при У (ср. с [56] для сплошной
среды).