Нелинейная динамика предельно коротких оптических импульсов

• Автор: Скобелев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 189 с. : ил.

1 Солитонные структуры волнового поля с произвольным числом колебаний в среде керровского типа
1.1 Редуцированное волновое уравнение для задачи самовоздействия лазерных импульсов в газе
1.2 Солитонные структуры циркулярно поляризованного поля в среде с «низкочастотной»дисперсией
1.3 Солитонная динамика волнового поля. Формирование циркулярно поляризованного солитона
1.3.1 Динамика солитонов с циркулярной поляризацией
1.3.2 Возбуждение солитона с циркулярной поляризацией
1.3.3 Динамика «солитонов»с линейной поляризацией
1.4 Динамические свойства «упругих» взаимодействий волновых солитонов с малым числом осцилляций поля
1.4.1 Частоты сталкивающихся солитонов одинаковы
1.4.2 Частоты сталкивающихся солитонов различны
1.5 Волновая динамика с учетом высокочастотной дисперсии
1.6 Самокомпрессия электромагнитных импульсов и генерация солитонов с предельно короткой длительностью
1.7 Солитонные структуры циркулярно поляризованного поля с произвольной степенной нелинейностью
1.8 Обсуждение результатов
2 Исследование структурных особенностей динамики самофокусировки импульсов с шириной спектра порядка центральной частоты
2.1 Волновое уравнение в безотражательном приближении для задачи самовоздействия трехмерных волновых пакетов
2.2 Качественное исследование динамики самовоздействия
2.3 Динамика самовоздействия волновых полей в среде без дисперсии
2.3.1 Самовоздействие «скалярного» (линейно поляризованного) поля
2.3.2 Самовоздействие циркулярно поляризованного поля
2.4 Особенности динамики самовоздействия в среде с дисперсией
2.4.1 Аномальная дисперсия
2.4.2 Нормальная дисперсия
2.5 Обсуждение результатов
3 Трансформация спектра и самокомпрессия мощных фемтосекундных лазерных импульсов при ионизации газа в диэлектрических капиллярах
3.1 Структура «холодных»мод диэлектрического капилляра
3.2 Система уравнений, описывающая пространственно-временную эволюцию поля при распространении мощного лазерного излучения в газонаполненном диэлектрическом капилляре
3.2.1 Эволюционное уравнение для поля
3.2.2 Граничные условия
3.2.3 Балансное уравнение
3.3 Качественное исследование
3.3.1 Закон сохранения энергии в электромагнитном импульсе
3.3.2 Закон изменения спектральных характеристик
3.3.3 Оценка на одномодовой режим распространения излучения через капилляр
3.4 «Квазиодномодовый»режим распространения излучения
3.4.1 Эффективность прохождения излучения через капилляр
3.4.2 Трансформация спектра выходного излучения
3.5 Ионизационный компрессор на пути к сверхкоротким и сверхинтенсив-ным лазерным импульсам
3.5.1 Ионизационная трансформация спектра ионизирующего импульса. Возбуждение «нелинейной»моды в капилляре. Эффективность прохождения излучения
3.5.2 Ионизационная самокомпрессия оптических импульсов миллиджоульного уровня в газонаполненных диэлектрических капиллярах
3.6 Обсуждение результатов
Заключение
Литература

Глава 1. Солитонные структуры волнового поля с произвольным числом 50 колебаний в среде керровского типа
их относительная скорость мала и потому они достаточно долго проходят друг через друга, по-видимому, даже с определенным обменом энергией на некоторых интервалах времени. При этом, как показывает спектральный анализ, их частотный
Рис. 1.10: Режим репликации одной исходной волновой структуры другой: о/ = 1, а3і = 0.24, Tsï = 9.2 (âi = 0.17) и as2 = 0.20, rs2 = 8 (62 = 0.19), Ар = О.Бтг. На вставке показаны спектральные мощности солитонов 5(П) до и после взаимодействия, которые практически идентичны. Непрерывная линия соответствует первому до и второму после, пунктирная второму до и первому после взаимодействия.
состав практически не изменяется после взаимодействия, т. е., волновые структуры асимптотически остаются полностью идентичными самим себе, по-крайней мере с точностью до некоторой задержки по отношению к невозмущенному движению, определяемой нелинейным взаимодействием. Данная задержка уменьшается с увеличением разницы в амплитудах.
Если фазы лежат в интервале ^ < Ар < —, то солитон с большей амплитудой догоняет более медленный, однако не проходит через него, а пространственно располагается сзади, как отражено на рис.1.10. В течение определенного периода взаимодействия этой связанной пары происходит обмен энергией с полной репликацией одного солитона другим, которые затем начинают распространяться независимо, фактически обменявшись и скоростями; усилившийся второй, первоначально более медленный солитон приобретает скорость первого и отходит от него