Математическое моделирование многодоменных структур при воздействии дифрагирующих лазерных пучков на нелинейно поглощающую среду

• Автор: Выслоух, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Постановка задач воздействия дифрагирующих лазерных пучков на

абсорбционно оптически бистабильную систему на основе полупроводника.

1.1. Точечная модель. Условия существования оптической бистабильности.

1.2. Постановка задачи нестационарного воздействия дифрагирующего светового излучения на сплошной полупроводник и разностные схемы для е решения. Координаты ,,x

1.2.1. Случай слабой дифракции. Пространственно одномерный случай. Координаты ,x.

1.2.2. Случай развитой дифракции.

1.3. Постановка задачи и численные методы для задачи нестационарного воздействия дифрагирующего светового излучения на сплошной полупроводник в координатах ,,.

1.4. Краткие выводы.

Глава 2. Компьютерное моделирование формирования многодоменных структур в

оптически бистабильной сплошной среде
2.1. Слабодифрагирующие пучки.
2.2. Щелевые пучки. Координаты ,,x
2.3. Формирование неподвижных многодоменных локализованных структур в сплошной
нелинейной среде. Координаты ,,.
2.3.1 Трубчатые пучки
2.3.2. Гауссовы пучки
2.3.3. Гипсргауссовые пучки
2.5. Индуцирование доменом высокого поглощения дополнительного движущегося домена. Координаты ,,.
2.5.1. Распространение трубчатого пучка.
2.5.2 Коллимированный гауссов пучок.
2.6. Исследование неустойчивости светового пучка при его распространении в
нелинейно поглощающей среде.
2.7. Краткие выводы
Глава 3. Компьютерное моделирование прохождения светового пучка среды с нелинейно
поглощающими слоями.
3.1. Постановка задачи прохождения лазерного импульса слоистой нелинейной среды
3.1.1. Случай слоистой среды вдоль продольной координаты
3.1.2. Случай сегментированной среды
3.2. Численные эксперименты по прохождению оптического излучения слоистой среды
вдоль продольной координаты.
3.3. Компьютерное моделирование записи информации в сегментированную среду.
Координаты г, Г г.
3.4. Краткие выводы .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


В данном классе задач в трехмерном случае при прохождении поглощающего пита пучок может приобрети эллиптический профиль. Далее в этом параграфе, в результате компьютерного моделирования получены движущиеся кинки (области с сильно различающимися свойствами среды) в случае воздействия сфокусированных на заднюю часть кристалла пучков. В параграфе 2. Гг). Моделирование проводилось как для трубчатых, так и гауссовых и гипергауссовых пучков. Параграф 2. Показано, что при использовании коллимированного трубчатого пучка можно получить аналогичные результаты, что и при воздействии сфокусированных гауссовых пучков, которые широко обсуждались в литературе, в том числе и при использовании физического эксперимента. В параграфе 2. Причиной формирования подобных пространственных конфигураций является самофокусировка начального профиля оптического излучения на индуцированных им структурах из-за учета в модели дифракции светового излучения. Параграф 2. Здесь записаны соответствующие системы ОДУ относительно малых возмущений начального распределения оптического излучения, найдены последовательные приближения гго коэффициенту поглощения и приведено сравнение с имеющим место в литературе подходом. Здесь показано, что имеющийся в литературе подход дает значительно заниженные оценки по частотному интервалу развития неустойчивости. В главе 3 представлена постановка задачи и результаты моделирования прохождения светового излучения среды состоящей из нелинейно поглощающих слоев. Здесь рассматриваются две практически важные задачи: прохождение светового излучения через регулярно раегголоженньге нелинейно поглощающие сплошные диски, или в свою очередь, разделенные на поглощающие и прозрачные кольца Данные задачи важны для выявления роли дифракции и слоистости среды при записи информации в трехмерных оптических винчестерах. Параграф 3. В этом параграфе приводится постановка дифференциальных задач для двух конфигураций среды при распространении трубчатого и первоначально коллимированного гауссового пучка. Первая конфигурация - это чередование нелинейно поглощающих и прозрачных слоев вдоль продольной оси распространения световог о излучения. Вторая - чередование поглощающих и прозрачных сегментов по двум координатам: продольной и поперечной. В параграфе 3. При компьютерном моделировании использовалось два набора параметров оптического излучения и свойств поглощающих слоев. При этих наборах параметров, в случае сплошной нелинейно поглощающей среды, рождались и циклически двигались домены от задней границы среды, а также к образованию двух продольных стационарных доменов высокого поглощения. В процессе моделирования варьировались значения длины поглощающих слоев и расстояния между ними, при этом фиксировались остальные параметры среды и светового излучения. Для подтверждения дифракционной природы формирования доменов высокого поглощения в нескольких, идущих один за другим слоях, исследованы распределения интенсивности в нескольких сечениях по поперечной координате. Их анализ продемонстрировал чередование трубчатых и гауссовых профилей, в которые трансформируется первоначально трубчатый пучок по мере своего распространения через слоистую среду. Параграф 3. Получены результаты демонстрирующие, что в сегментированной среде имеют место дифракционные многодоменные структуры, аналогичные структурам, полученным в слоис той среде. В основе этих явлений также лежит трансформация профиля интенсивности светового излучения при прохождении им нелинейно поглощающих сегментов среды. Продемонстрированная возможность формирования многодоменных дифракционных структур (в том числе ложной записи информации) может играть существенную роль при решении задачи создания систем 3‘х-мерной записи информации на оптических носителях. В конце диссертации сформулированы се основные результаты. Они опубликованы в работах [-]. Отдельные результаты работы докладывались на семинарах лаборатории математического моделирования в физике факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ им. М.В. Ломоносова.