Временная компрессия сверхкоротких световых импульсов с использованием вынужденного комбинационного рассеяния

• Автор: Ермолаева, Елена Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 103 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. КОМПРЕССИЯ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ КОМБИНАЦИОННОМ РАССЕЯНИИ
1.1. Обзор литературы, посвященной компрессии импульсов с использованием процессов ВКР
1.2. Особенности компрессии импульсов при обратном вынужденном
комбинационном рассеянии в плазме
1.3. Особенности компрессии импульсов при попутном ' вынужденном
комбинационном рассеянии
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОМПРЕССИИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ КОМБИНАЦИОННОМ РАССЕЯНИИ
2.1. Вывод волнового уравнения, описывающего распространение волн в среде
2.2. Вывод системы уравнений для вынужденного комбинационного рассеяния в
приближении медленно меняющихся амплитуд и фаз
2.3. Коэффициент стационарного ВКР-усиления: физический смысл, ввод в систему уравнений для вынужденного комбинационного рассеяния
2.4. Введение параметров оценки эффективности ВКР-преобразования
2.4.1. Коэффициент усиления
2.4.2. Коэффициент компрессии
2.4.3. Эффективность преобразования
3. КОМПРЕССИЯ ПРИ ОБРАТНОМ ВЫНУЖДЕННОМ КОМБИНАЦИОННОМ РАССЕЯНИИ В ПЛАЗМЕ
3.1. Система уравнений для обратного вынужденного комбинационного рассеяния в неоднородной среде
3.2. Аналитические оценки компрессии импульсов в однородной и неоднородной плазме
3.3. Численное моделирование процесса компрессии при обратном вынужденном комбинационном рассеянии
3.3.1. Численное интегрирование уравнения фононной волны
3.3.2. Численное решение уравнений распространения волн накачки и Стокса

3.3.3. Проверка правильности найденного решения: выполнение закона
сохранения энергии
3.3.4. Выбор параметров численной схемы
3.4. Начальные условия численного моделирования процесса компрессии при
обратном вынужденном комбинационном рассеянии
3.4.2. Изменяемые параметры среды
3.4.2. Начальные условия для взаимодействующих волн
3.5. Обсуждение результатов численного моделирования
3.5.1. Особенности компрессии в однородной плазме
3.5.2. Влияние неоднородности плотности плазмы на компрессию импульсов
3.5.3. Влияние предымпульса затравочного импульса на процесс компрессии..
4. КОМПРЕССИЯ ПРИ ПОПУТНОМ ВЫНУЖДЕННОМ КОМБИНАЦИОННОМ РАССЕЯНИИ В СЖАТЫХ ГАЗАХ
4.1. Учет дифракционных эффектов
4.2. Аналитическое решение для случая плоских волн
4.3. Численное моделирование процесса компрессии при попутном вынужденном
комбинационном рассеянии
4.3.1. Описание математической модели
4.3.2. Проверка правильности численных расчетов
4.4. Начальные условия численного моделирования процесса компрессии при
попутном вынужденном комбинационном рассеянии
4.5. Результаты численного моделирования процесса компрессии при попутном
вынужденном комбинационном рассеянии в приближении плоских волн
4.5.1. Особенности компрессии в различных режимах усиления
4.5.2. Влияние дисперсии групповых скоростей
4.5.3. Поиск оптимальной задержки стоксова импульса во времени
4.5.4. Основные мешающие факторы
4.6. Результаты численного моделирования процесса компрессии при попутном
вынужденном комбинационном рассеянии с учетом дифракционных эффектов
4.6.1. Особенности компрессии пучков гауссовой формы
4.6.2. Особенности компрессии пучков супер-гауссовой формы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

которых усиление будет сопоставимо с усилением, достигаемым в стационарном режиме.
Путем описанной выше линеаризации (в случае заданной накачки) можно лишь грубо оценить конечную длительность импульса. Приближенное нелинейное решение [3] для обратного ВКР в однородной плазме дает следующую многообещающую оценку длительности скомпрессированного импульса: осЮ/юр.
Если затухание волны накачки и уровень шумов равны нулю, уравнения (3.1.13) могут быть проинтегрированы с использованием метода «обратной задачи» [58, 59]. С помощью использования данного метода и с учетом плазменной неоднородности, авторами [60] был получен коэффициент отражения для импульса прямоугольной формы, а также показано, что в слабо неоднородной плазме эффективность преобразования энергии в волну Стокса может быть достаточно высока.
Таким образом, предварительный анализ показал, что, благодаря использованию процесса обратного ВКР, даже в неоднородной плазме можно ожидать высокую компрессию лазерного импульса с приемлемой эффективностью преобразования энергии, но, поскольку задача является нелинейной, для нахождения оптимальных условий процесса мы можем решить ее только численными методами.
3.3. Численное моделирование процесса компрессии при обратном вынужденном комбинационном рассеянии
3.3.1. Численное интегрирование уравнения фононной волны
Перейдем к описанию численной схемы, с помощью которой было найдено решение системы (3.1.13). Первым шагом будет интегрирование уравнения фононной волны, для чего умножим обе его части на е'Пг{:) и заметим, что