Нестационарное параметрическое усиление полихроматического лазерного излучения при его распространении в протяжённой поглощающей резонансной среде

• Автор: Морошкин, Пётр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 201 с. : ил

Введение

Глава I Обзор экспериментов по резонансному взаимодействию

когерентного излучения с двухуровневыми средами 1.1 Типичные экспериментальные схемы и наблюдаемые явления 1.2 Экспериментальные работы Глава Эксперимент при малых интенсивностях пучка накачки

2.1 Экспериментальная установка

2.2 Пропускание пробного пучка в отсутствие пучка накачки 2.3 Пропускание пробного пучка в присутствии пучка накачки Глава III Эксперимент при больших интенсивностях пучка накачки
3.1 Экспериментальная установка 3.2 Эксперимент в режиме широкой линии генерации 3.3 Эксперимент в режиме узкой линии генерации Глава IV Эксперимент с импульсным разрядом

4.1 Экспериментальная установка

4.2 Усиление пробного пучка при накачке широким спектром 4.3 Усиление пробного пучка при накачке узкой линией 4.4 Наблюдение конического излучения Глава V Резонансное взаимодействие излучения с двухуровневой
средой обсуждение результатов эксперимента 5.1 Задача о распространении импульса пробного поля в резонансной среде в отсутствие накачки 5.2 Задача об усилении импульса пробного поля в резонансной среде в присутствие накачки Глава VI Генерация излучения на смежном переходе
6.1 Эксперимент на паре переходов 15 2Р8 14 6.2 Эксперимент по схеме накачкапробный пучок 6.3 Наблюдения с помощью интерферометра ФабриПеро на переходах 15 2Р2 12 и 15 2Р4 1

6.4 Интерпретация экспериментальных наблюдений Заключение

Литература
Введение


Это приводит к тому, что синяя компонента триплета оказывается запертой внутри филамента, тогда как красная компонента, наоборот, преломляется и выходит из среды под углом к исходному лазерному пучку. В работе было выполнено исследование свойств филаментов и показано, что их характеристики согласуются с предложенной картиной явления. Эксперимент, полностью подтверждающий справедливость модели четырхволнового смешения был выполнен в с использованием непрерывного монохроматического лазера. В этой работе одновременно наблюдалась генерация боковых компонент триплета МоллоуБойда и коническое излучение, спектр которого соответствовал красной компоненте триплета. Численное моделирование распространения излучения накачки с учтом его самофокусировки и генерации боковых сателлитов дало результаты, хорошо согласующиеся с наблюдениями. Гораздо хуже модель четырхволнового смешения согласуется с результатами экспериментов с импульсными лазерами. Основным противоречием является отсутствие в спектре лазерного пучка на выходе из среды третьей, синей компоненты триплета. МоллоуБойда в спектре прошедшего через среду пучка и классического конического излучения, с отстройкой значительно отличающейся от отстройки красной компоненты триплета . Альтернативная модель явления была предложена в , где было выссказано предположение, что коническое излучение возникает вследствие процесса типа излучения ВавиловаЧерснкова, где роль движущейся частипы играет наведенная в среде поляризация, которая движется вместе с передним фронтом лазерного импульса. Оценки, сделанные в , показывают, что эта гипотеза качественно объясняет зависимость угла раствора конуса от плотности среды и спектральные характеристики эффекта. Этот подход затем развивался в теоретических работах . В ряде работ , , одновременно или при различных условиях наблюдалось коническое излучение нескольких типов, отличающихся длиной волны, углом раствора конуса, спектральной шириной и угловой расходимостью, что говорит об отсутствии единого механизма генерации конического излучения. В экспериментах по схеме волна накачки пробная волна два когерентных лазерных пучка, перекрываясь в резонансной среде, образуют интерференционную картину. Пучок накачки дифрагирует на этой пространственной структуре своего рода дифракционной рештке. Этот процесс рассматривался теоретически в большом числе работ для разнообразных типов нелинейных сред, в т. Накачка и пробное поле могут иметь вид коротких импульсов, перекрывающихся, либо неперекрывающихся во времени задержка не должна превышать времени фазовой памяти среды . Дифракция накачки на светоиндуцированной рештке в двухуровневой среде наблюдалась в работах , 6, . При этом наблюдалось до порядков дифракции . Передача импульса при резонансном взаимодействии атома с фотоном рекойлэффскт в двухволновых экспериментах приводит к образованию в среде периодической рештки плотности атомов, на которой также дифрагирует пучок накачки. Теоретическому исследованию этого явления посвящены работы , . При учте рекойлэффекта центральная дисперсионная особенность в спектре типа МоллоуБойда приобретает дополнительную структуру. Этот тонкий эффект наблюдался в эксперименте с охлажднными атомами цезия . В работах было предложено использовать явление перегруппировки атомов в поле стоячей волны для генерации когерентного излучения, и разработана теория так называемого коллективного лазера на основе атомного рекойлэффекта iv i i . Как показано в , в начальный момент спектр усиления пробного пучка соответствует теории Моллоу рештка заселнности не успела сформироваться. Перейдм теперь к рассмотрению экспериментальных работ и тех условий, в которых наблюдались описанные выше эффекты. Существует несколько основных пераметров задачи, от соотношения которых зависит характер наблюдаемого явления. Резонансная среда характеризуется своей оптической плотностью которая, в свою очередь, определяется дипольным моментом перехода i2 и концентрацией поглощающих атомов протяжнностью и значениями времн релаксации Г и Т2 либо соответствующим параметром уширения перехода у, характеристики излучения интенсивность . Vi.