Численное моделирование преобразования лазерных импульсов при однофотонном и двойном резонансах

• Автор: Волков, Александр Валерьянович
• Шифр специальности: 05.13.18, 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО РЕЖИМА НЕСТАЦИОНАРНОГО ДВОЙНОГО РЕЗОНАНСА

1 1.1. Введение.

1.2. Постановка краевой задачи

1.3. Метод решения

1.4. Способ представления результатов расчета.

1.5. Выбор объекта для проведения численного эксперимента.

1.6. Результаты расчетов

1.6.1. Взаимодействие мощного сигнала большой длительности с слабым и коротким импульсом накачки

1.6.2. Равные длительности входных импульсов сигнала и накачки

Примечание
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ВЫРОЖДЕННЫМ 01 КВАНТОВЫМ ПЕРЕХОДОМ
2.1. Введение.
2.2. Постановка краевой задачи.
2.3. Результаты расчета.
2.3.1. Формирование эллиптически поляризованного солитона и бризера
2.3.2. Столкновение солитонов
2.3.3. Столкновение бризеров.
2.4. Влияние необратимой релаксации.
2.5. Эволюция населенностей при распространении оптического бризера
2.6. Заключение.
Примечание
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВОЙНОГО РЕЗОНАНСА НА ВЫРОЖДЕННЫХ 3 0Л 1Л 2 КВАНТОВЫХ ПЕРЕХОДАХ
3.1. Схема уровней и состояний квантовых объектов
3.2. Представление электрического поля.
3.3. Матричные элементы оператора взаимодействия.
3.4. Уравнения для амплитуд вероятности
3.5. Поляризация среды.
3.6. Укороченные уравнения Максвелла.
3.7. Безразмерная форма основной системы уравнений.
3.8. Представление результатов расчта.
3.9. Постановка краевой задачи.
3 Результаты расчета
3 Заключение.
Примечание
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Построена математическая модель, описывающая процессы преобразования и взаимодействия двух произвольно поляризованных лазерных полей в Л - схеме энергетических уровней со значениями 0, 2, 1 квантового числа полного момента импульса, отличающаяся учетом вырождения и неоднородного уширения. Разработана программная реализация описанных математических моделей. Показано, что столкновение таких бризеров в общем случае не является упругим: оно приводит к возникновению более общих форм резонансных бризероподобных импульсов. Исследована зависимость от расстояния и времени параметров эллипсов поляризации излучений в процессе перекачки энергии из мощного высокочастотного импульса в слабый низкочастотный импульс при двойном резонансе на вырожденных квантовых переходах. Достоверность результатов диссертации обеспечивается использованием строгих математических методов, тестированием общих алгоритмов с помощью аналитических результатов, полученных автором или другими исследователями для частных случаев. Полученные результаты численного моделирования и их физическая интерпретация позволяют глубже понять сущности процессов нестационарного взаимодействия лазерных импульсов при однофотонном и двойном резонансах, в частности процесс формирования и столкновения эллиптически поляризованных бризеров, процесс усиления слабого эллиптически поляризованного импульса в поле мощного эллиптически поляризованного импульса. Результаты диссертации, относящиеся к однофотонному и двойному резонансам, могут найти применение при проектировании устройств, принцип действия которых основан на нестационарном взаимодействии средьт с лазерными полем, в частности устройств хранения информации. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы для создания преобразователей частоты сверхкоротких импульсов. Проведенные в диссертации исследования особенностей нестационарного двойного резонанса на вырожденных квантовых переходах представляют интерес в связи с возможностью управления поляризацией одного импульса за счёт изменения состояния поляризации другого и создания на основе такого управления импульсов с заданными состояниями квазиэллиптической поляризации. Математическая модель и эффекты квазирезонансного режима нестационарного двойного резонанса в схеме с общим верхним уровнем при большом неоднородном уширении линий квантовых переходов в отсутствие вырождения квантовых уровней. Математическая модель преобразования произвольно поляризованных лазерных импульсов при однофотонном резонансе, отличающаяся учетом неоднородного уширения линий квантовых переходов и вырождения уровней. Математическая модель процессов преобразования и взаимодействия двух произвольно поляризованных лазерных полей в А- схеме энергетических уровней со значениями 0, 2, 1 квантового числа полнот момента импульса, отличающаяся учетом вырождения и неоднородного уширения. Эффекты, связанные с изменением состояния поляризации излучения при формировании оптических бризеров на неоднородно уширенном вырожденном I = 0 —> I = 1 квантовом переходе. Эффекты, связанные с изменением состояний поляризации излучений при взаимодействии двух лазерных импульсов с ансамблем трёхуровневых квантовых объектов в Л - схеме типа 1 = 0—>1 = 1-»1 = 2. Личное участие автора диссертации в получении выносимых на защиту положений заключалось в постановке краевых задач математических моделей, проведении численных экспериментов и анализе их результатов. Результаты работы были доложены на Всероссийском конкурсе среди учащейся молодежи высших учебных заведений РФ на лучшие научные работы по естественным наукам (Саратов; ), XII Туполевских чтениях: Международная молодёжная научная конференция (Казань, ), ХЫП Международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, ), Третьей международной научно-технической конференции (Саратов, ), VII Всероссийской конференции молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (Красноярск, ), IV Самарском региональном конкурсе-конференции научных работ студентов и молодых исследователей по оптике и лазерной физике (Самара, ), в Техническом Университете Дортмунда (Германия, Дортмунд, ), международной молодежной научной школе по оптике, лазерной физике и биофизике (Саратов, ).