к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Э  Ю  Я  

Самомодуляция света
Самомодуляция света - самоиндуцированная фазовая или амплитудная модуляция (в пространстве или во времени) высокоинтенсивного оптич. излучения, распространяющегося в нелинейной среде. При падении на среду плоской монохроматич. волны самомодуляция развивается вследствие параметрической неустойчивости, в результате чего световой пучок разбивается на множество тонких нитей или на серию стационарных импульсов. Если волна первоначально имеет неоднородный профиль интенсивности, то в нелинейной среде сначала появляется фазовая С. с., к-рая затем ведёт к нелинейной трансформации амплитудного распределения. Пространственная фазовая С. с. проявляется в искажении волнового фронта и приводит к самофокусировке света или самодефокусировке света, если среда имеет достаточную протяжённость. Временная фазовая С. с. приводит к самокомпрессии и саморасплыванию импульса. Оптич. импульс с нач. амплитудным профилем (рис. 1, а) при распространении в нелинейной среде с показателем преломления приобретает нелинейную фазовую добавку (рис. 1, б): 

Здесь z - пройденное расстояние, - групповая скорость на несущей частоте w_0,- волновое число, n_2 - нелинейная добавка к показателю преломления. [Показатель преломления среды , где - наведённое световым полем изменение показателя преломления: если нелинейный отклик безынерционен, то Мгновенная частота такого импульса меняется на величину (рис. 2, а) 

Рис. 1. Фазовая самомодуляция: а - амплитудный профиль; б - нелинейный набег фазы. 

Рис. 2. Фазовая cамомодуляция: о - нелинейная добавка к мгновенной частоте; б - нелинейные добавки к групповой скорости. 

Фазовая модуляция при наличии зависимости показателя преломления n(w) пли фазовой скорости v(w) от частоты вызывает амплитудную. Действительно, групповая скорость u в среде, обладающей заметной дисперсией, зависит от частоты: 

Т. о., в нелинейной диспергирующей среде разл. участки оптич. импульса имеют разные локальные групповые скорости, отличающиеся от групповой скорости в линейной среде на величину (рис. 2, б), равную с учётом (2): 

Если огибающая импульса имеет колоколообразную форму, напр, гауссовv (рис. 3, а), то в среде с g > 0 его фронт, где распространяется быстрее его вершины, где а хвост с - медленнее, т. е. происходит расплывание импульса, самодекомпрессия (рис. 3, б). В среде с параметром g < 0 фронт идёт медленнее, а хвост быстрее вершины, вследствие чего происходит самокомпрессия. Точка самокомпрессии импульса длительностью Т_0, расположена на таком расстоянии l_К от входа в среду, на к-ром хвост догоняет вершину: 

Отсюда при длина самокомпрессии 

В точке компрессии импульс сжимаотся до мин. длительности: 

Для увеличения комирессни (т. е. получения малых Т_к)часто выбирают две среды: первая с большой нелинейностью n_2, чтобы получить большую, а вторая - с большой дисперсией нужного знака, В точке компрессии образуется спектрально ограниченный импульс, обратная величина длительности к-рого равна частотной ширине импульса, вышедшего из нелинейной среды с фазой 

Рис. 3. а - начальный импульс; б - компрессия и декомпрессия. 

Волна, имеющая пост. амплитуду Е_0, распространяется в нелинейной среде с фазовой скоростью Если среда имеет нелинейный дисперсионный параметр g < 0, то эта стационарная волна неустойчива, т. е. малые возмущения амплитуды и фазы в такой среде экспоненциально нарастают и волна приобретает амплитудно-фазовую модуляцию. 

Наиб. инкремент имеют временные возмущения с масштабом модуляции Т_В, таким, что Тогда из (5) следует: 

Т. о., стационарная волна разбивается на серию импульсов длительностью Т_В. 

Волновые пакеты в результате распадной неустойчивости разбиваются на совокупность солитонив оптических, а волновые пучки - на отд. нити.

Литература по 

1. Карпман В. И., Нелинейные полны в диспергирующих средах, М., 1973; Ахманов С. А., Выслоух В. А., Ч и р к и н А. С:., Оптика фемтосекуидных лазерных импульсов, М., 1988. 

к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ