Нелинейная динамика одномерных многоволновых процессов

• Автор: Подошведов, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Основные принципы и методы анализа многоволновых процессов в нелинейной и квантовой оптике. Обзор литературы
1.1 Физические явления, которые могут быть положены в основу создания принципиально новых систем оптической обработки информации
1.2 Математические методы анализа одномерных многоволновых процессов в нелинейной и квантовой оптике
2 Собственные моды, их неустойчивость, оптическое переключение в одномерном трехволновом смешении в квадратично-нелинейной среде с учетом само и кросс фазовой модуляции волн и в двухволновом смешении световых волн основной частоты и ее третьей гармоники в центросимметричных средах
2.1 Одномерное трехволновое смешение световых волн в квадратично-нелинейной среде с учетом кубичной нелинейности среды, ответственной за само и кросс-фазовую модуляцию: бифуркации, собственные моды, пространственные неустойчивости, оптическое переключение
2.2 Нелинейные процессы в одномерном двухволновом смешении световых волн основной частоты и ее третьей гармоники в кубично-нелинейной среде
2.3 Выводы к главе
3 Одномерные четырехволновые процессы в различных нелинейно-оптических средах
3.1 Одномерные четырехволновые взаимодействия в центросимметричных средах на кубичной нелинейности

3.1.1 Попутное одномерное четырехволновое смешение световых волн основной, стоксовой и антистоксовой частот в одномодовом световом волокне с дву-лучепреломлением, влияние граничных условий на нелинейную динамику энергообмена между световыми волнами
3.1.2 Собственные моды и их неустойчивость во встречном одномерном четырехволновом смешении невырожденных по частоте световых волн в кубичнонелинейной среде
3.2 Оптическое переключение в попутном четырехволновом смешении вырожденных по частоте световых волн на тепловой нелинейности нематических жидких кристаллов
3.3 Выводы к главе
4 Генерация векторного света с квадратурно-сжатыми вакуумными флуктуациями при распространении вдоль оптического волокна с двулучепреломлением
4.1 Пространственная эволюция квантовых вакуумных шумов в двухволновом смешении вырожденных по частоте световых волн, распространяющихся вдоль одномодового волокна с двулучепреломлением, генерация кваратурно-сжатого света
4.2 Выводы к главе
5 Приложение
5.1 Аналитические решения систем уравнений, описывающих
нелинейную динамику одномерных волновых процессов
Заключение
Литература

Введение
Экспериментальное наблюдение второй гармоники в кристаллах послужило началом нелинейной оптики [1]. Уже в 1963 году удалось создать эффективные генераторы оптических гармоник; этим было положено начало нелинейной оптики. В последующие годы фундаментальные и прикладные исследования по нелинейной оптике бурно развивались. Результатом этих исследований стало создание целых направлений в рамках самой нелинейной оптики. К ним, в частности, можно отнести нелинейную волоконную оптику, нелинейную оптику фоторефрактивных и жидких кристаллов, квантовую оптику. Вместе с тем ряд проблем нелинейной оптики остается невыясненным до конца, что связано с многообразием нелинейных эффектов, которые можно наблюдать и использовать на практике. Важнейший прикладной аспект работ по нелинейной оптике связан с уникальными возможностями управления света светом [2, 3]. Яркой демонстрацией новых возможностей нелинейной оптики стало предсказание нового эффекта, имеющего место в разнообразных нелинейно-оптических взаимодействиях — эффекта оптического переключения. Работы, посвященные данному вопросу, впервые появились только в начале 80-х годов. Внимание к данной проблеме вызвано возможностью создания оптических переключающих устройств, оптических транзисторов, а, возможно, в будущем и созданием оптических компьютеров. Данный прикладной аспект эффекта оптического переключения ставит перед исследователями задачу полного теоретического анализа уравнений, описывающих нелинейно-оптические смешения без использования упрощающих предположений. Дальнейшее развитие математического аппарата для изучения нелинейной природы оптических смешений, в том числе и одномерных, и зависимости энергообмена между световыми волнами от граничных условий представляет большой интерес как с точки зрения фундаментальной науки, так и в плане практического использования новых физических эффектов.
Не менее важным остается вопрос нелинейно-оптической генерации новых квантовых состояний светового поля. Известно, что сжатые состояния позволяют снизить уровень шумов при фоторегестрации по сравнению с дробовым шумом. Данное обстоятельство представляет особый интерес не только для техники регистрации слабых сигналов,

а) б)
Рис. 2.1: Бифуркационная диаграмма: зависимость собственных мод трехволнового смешения в квадратично-нелинейной среде с учетом кубичных нелинейностей от безразмерной волновой расстройки к для случая в, — 0: а) X = 1; б) х = 4.