Нелинейно-оптические явления при распространении интенсивных лазерных импульсов ближнего УФ диапазона

• Автор: Карпов, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 246 с. : ил.

Часть первая. Вынужденное температурное рассеяние, обусловленное двухфотонным поглощением (двухфотонное ВТР-2) и экспериментальное наблюдение ВРМБ в УФ диапазоне

Глава 1. Обзор литературы. Вынужденное рассеяние и обращение волнового

фронта излучения УФ диапазона

Глава 2. Физические механизмы вынужденного рассеяния и обращения волнового

фронта лазерного излучения

§ 2.1. Механизмы вынужденного рассеяния

§ 2.2. Механизмы обращения волнового фронта

Глава 3. Экспериментальная установка и методика эксперимента

§ 3.1. Задающий генератор

§ 3.2. Экспериментальная установка

§ 3.3. Измерительная система и методика измерений

Глава 4. Описание экспериментов и экспериментальные результаты
§ 4.1. Нелинейная жидкость и кюветы
§ 4.2. Эксперименты
Глава 5. Анализ и интерпретация экспериментальных результатов
§ 5.1. Возбуждение различных видов вынужденного рассеяния и двухфотонное
поглощение
§ 5.2. Анализ качества обращения волнового фронта
§ 5.3. Об учете самофокусировки в экспериментах
§ 5.4. Влияние двухфотонного поглощения на температурную компоненту вынужденного рассеяния Манделыптама-Бриллюэна
Часть вторая. Релятивистско-стрикционное самоканалнрованне сверхмощного импульса эксимсрного КгЕ лазера (Л = 248 нм) в газах
Глава 1. Обзор литературы. Механизмы самоканалироваиия
Глава 2. Теоретическая модель релятивистско-стрикционного самоканалироваиия
ультракороткого сверхмощного лазерного импульса в плазме
§ 2.1. Исходные фундаментальные уравнения для поля и плазмы и методика их
решения
§2.2. ИВУ и НУШ
§ 2.3. Общая неустойчивость волны в среде с релятивистско-стрикционной
нелинейностью
§ 2.4. Динамическое уширение временных спектров
§ 2.5. Выводы по формулировке теоретической модели нелинейного
распространения
Глава 3. Численное исследование распространения субпикосекундных
сверхмощных импульсов эксимерного КлЕ лазера в модели НВУ
Глава 4. Экспериментальное исследование самоканалироваиия субпикосекундных
сверхмощных импульсов эксимерного КгР лазера при фокусировке в газы
§ 4.1. Описание экспериментов
§ 4.2. Возможные механизмы рассеяния лазерного излучения в
филаменте
§ 4.3. Сравнение результатов теории и экспериментов
Заключение
Список литературы

Актуальность работы.
Бурное развитие лазерной физики, последовавшее после пионерских работ
Н.Г.Басова, А.М.Прохорова и Ч.Таунса привело к созданию лазерных систем с разнообразным набором активных сред (твердые, жидкие, газообразные), способов накачки (оптическая, разрядная, электронная, ядерная и др.), видов резонаторов (устойчивые, неустойчивые), режимов функционирования (непрерывные, импульсные) и с широчайшим диапазоном длин волн излучения.
Совершенствование импульсных лазерных систем позволило получить высокие интенсивности за короткие времена. Тем самым был создан инструмент для исследования нелинейного взаимодействия электромагнитного излучения с веществом.
Для адекватного анализа физических процессов, происходящих при нелинейном взаимодействии лазерного излучения с веществом, требуется, как можно более точно знать временное и пространственное распределение амплитуды импульса. Как правило, картина физического процесса становится более ясной, если в эксперименте используется импульсное лазерное излучение с дифракционной расходимостью (“Fourier-limited” в пространстве), причем длительность импульса т и ширина спектра Ду удовлетворяют условию т Ду = 1 (“Fourier-limited” во времени). Для получения дифракционной расходимости лазер должен работать в режиме основной поперечной моды ТЕМоо- Методы получения режима “Fourier-limited” во времени для наносекундных и субпикосекундных длительностей отличаются. Для наносекундных длительностей используется селекция продольных мод резонатора, позволяющая получать генерацию на одной продольной моде (одномодовый режим). Для субпикосекундных длительностей используется метод синхронизации фаз продольных мод, обеспечивающий генерацию цуга субпикосекундных импульсов, из которого

др'

+ р0 <йу(У) = 0 ,
^.ВЯЗК _ „
°1к =Т1
дУ. дУ,
8У,)
1 ^ &:ъ
чЭхк 5х; 3 Эх
(1.32)
(1.33)

Здесь (др/др)^ = V - квадрат адиабатической скорости звука, >] - коэффициент сдвиговой вязкости, Э(к - символ Кронекера. Уравнение (1.31) - это второй закон Ньютона для элемента сплошной среды (уравнение Навье-Стокса), (1.32) - закон сохранения массы вещества, (1.33) - тензор вязких напряжений, обусловленный необратимым переносом импульса вследствие внутреннего трения слоев жидкости. Стрикционная добавка к давлению равна [12,28]:
- Е2(г,1)
Ф"=~'

Из (1.31) - (1.32) можно получить нелинейное волновое уравнение для р’ [12,22]:
(1.34)
^ Д И - 2Л 4 - 4 (*. ) - Л (0) 4 ■
Здесь Д = Э2/йх2 + й2/йу2 + й2/йг2, А = 2г;/3р0
Интерференционная компонента квадрата суммарного поля в среде, в
соответствии с (1.5), имеет вид:
(е2)={2ег(г,1)егшМ)=
= ^{Еь(г)Е5(г)ехР[1аМяг]+с.с.} ,
(1.35)
где П = (01-шэ- q = kl-ks.
Стационарное решение уравнения (1.34) с учетом (1.35) имеет вид бегущей волны плотности:
р(г’,)-№=1^4^^6Хр(!£!,"‘,,г)+с'с' ■
где Пв(я) = |^у, Гв(д) = А1я12.
(1.36)
(1.37)