Групповой синхронизм. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Групповой синхронизм - равенство групповых скоростей взаимодействующих в нелинейной среде модулированных (квазимонохроматических) волн. Модулированные во времени волны эффективно взаимодействуют на сколь угодно большей длине, если выполнены не только условия фазового синхронизма для средних частот волновых пакетов, но и условие Г. с., означающее на спектральном языке, что фазовый синхронизм должен иметь место для всех спектральных компонент взаимодействующих волн. Однако в диспергирующей нелинейной среде условия Г. с. в общем случае не выполняются и эффективность нелинейного взаимодействия модулированных волн существенно зависит от различия групповых скоростей, что характеризуется т. н. групповой расстройкой

В нелинейной оптике Г. с. может быть реализован лишь в нек-рых случаях, напр. при вырожденном по частоте и неколлинеарном трёхчастотном взаимодействии - генерации второй гармоники (см. Взаимодействие световых волн ).В практических ситуациях на малых длинах взаимодействия часто можно пренебрегать групповой расстройкой, считая, что имеет место Г. с., т. е.

. Действительно, если на длине взаимодействия'' l время группового запаздывания

(

- длительность импульса или характерное время модуляции соответствующей комплексной амплитуды), то групповая расстройка несущественна. Такое нелинейное взаимодействие волн на длинах, меньших характерных длин

, наз. квазистатическим; при этом модуляция волн приводит к более эффективному энергообмену между ними, чем взаимодействие монохроматич. волн при одинаковых средних интенсивностях.

В случае

групповая расстройка играет принципиальную роль: процесс нелинейного взаимодействия волн становится нестационарным и менее эффективным либо вовсе прекращается (см. Нестационарные нелинейные оптические явления). Для кристаллов дигидрофосфата калия (KDP)и ниобата лития (LiNbO₃) в случае нелинейного взаимодействия обыкновенной осн. волны (

=1,06 мкм) и необыкновенной волны второй гармоники значение групповой расстройки

соответственно равно 5,2*10^-12 и 1,0*10^-13 с/см; для кристаллов KDP при вырожденном взаимодействии на

=0,53 мкм

=2,5*10^-12 с/см. T. о., при преобразовании частоты лазерных импульсов пико- и субпикосекундной длительности нелинейные оптич. процессы могут быть нестационарными. В случае фемтосекунд-ных световых импульсов при наличии Г. с. эффективность нелинейного процесса может уменьшаться из-за расплывания импульса, обусловленного дисперсией групповой скорости.

Литература по групповому синхронизму

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.