ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Самодифракция из "Оптика " В опыте, иллюстрируемом рис. 41.1, показатель преломления увеличивается с ростом освещенности лучи отклоняются к оси пучка, где освещенность больше. Если бы показатель преломления уменьшался с увеличением освещенности (существуют и такие среды), то лучи отклонялись бы от оси и происходила бы саморас-фокусировка пучка. [c.821] Здесь По — обычный показатель преломления, характеризующий оптические свойства среды при малых значениях интенсивности света. Член П2А описывает изменение п под влиянием мощного излучения. Существуют несколько причин такого из ленения п они будут рассмотрены в 235, а пока достаточно воспринимать величину П2 как характеристику нелинейно-оптических свойств среды. [c.821] Величина определяемая этим соотношением, носит название длины самофокусировки. Она пропорциональна начальному радиусу пучка и обратно пропорциональна амплитуде поля на его оси. Поскольку освещенность пропорциональна то можно сказать, что 4ф обратно пропорциональна квадратному корню из максимальной освещенности в сечении пучка. Кроме того, уменьшается с ростом коэффициента нелинейности 2- Все перечисленные закономерности физически вполне прозрачны чем меньше и чем больше Ап = 2 4о, тем резче изменяется показатель преломления в пределах сечения пучка и тем сильнее отклонение от прямолинейного распространения света. [c.822] Согласно сказанному выше самофокусировке благоприятствуют малые радиусы поперечного сечения пучков. Опыт показывает, однако, что существует некоторое оптимальное значение а = Оо, и дальнейшее уменьшение а требует не уменьшения, а увеличения мощности Р. Причина состоит в том, что при достаточно малых значениях а вступают в игру дифракционные явления, которые нэ принимались во внимание в предыдущих рассуждениях. Дифракция, очевидно, расширяет пучок и тем самым препятствует его самофокусировке, причем роль дифракции тем больше, чем меньше радиус пучка а. [c.823] Если освещенность в сечении пучка изменяется немонотонно, то достаточно мощный пучок, как показывают опыты, расслаивается на более узкие пучки, оси которых проходят через точки с повышенными зпачения.ми освещенности. Это явление часто наблюдается при распространении лазерного излучения, не отличающегося высокой степенью пространственной когерентности. [c.824] Введем на пути одного из пучков полуволновую пластинку, в результате чего пучки станут поляризованы взаимно ортогонально. В этом случае никаких дополнительных пятен не наблюдается. Отрицательный результат получается и при смещении кюветы с нелинейной средой из области перекрытия пучков. [c.825] Описанная система пятен напоминает совокупность главных дифракционных максимумов, возникающих при прохождении исходных пучков через дифракционную решетку. Такой решеткой могла бы, например, служить ультраакустическая волна, представляю-ш,ая собой периодическую последовательность областей уплотнения и разрежения в жидкости и создающая тем самым периодическое изменение показателя преломления, т. е. объемную фазовую рещетку. Дифракционные явления, протекающие в таких условиях, описаны в 56. В нашем случае фазовая решетка создается самим светом. [c.825] В случае ортогональной поляризации пучков интерференция между ними и периодическая неоднородность среды отсутствуют, и дополнительные пучки не могут образовываться, что и согласуется с опытом. Столь же понятен и отрицательный результат при смещении кюветы из области, в которой существуют интерференционные полосы. [c.826] Обсужденное явление получило название самодифракции, поскольку интерферирующие пучки сами создают дифракционную решетку в нелинейной среде. [c.826] Таким образом, в данном случае интерференции двух встречных волн нелинейность среды не приводит к образованию новых волн, но лишь к перераспределению их амплитуд. [c.827] Изменение квадрата амплитуды поля и показателя преломления вдоль оси лазера. [c.827] Подход, основанный на аналогии с френелевским отражением, поучителен вот в каком отношении. Напомним, что отражение от границы раздела двух сред возникает вследствие различия как показателей преломления, так и коэффициентов поглощения (усиления). В частности, отражение от металлов объясняется, главным образом, второй причиной. Из сказанного легко сделать вывод, что самоотражение в активное среде лазера может обусловливаться модуляцией и показателя преломления, и коэффициента усиления. Как показывают более детальные исследования вопроса, самоотражение играет существенную роль в оптических квантовых генераторах. [c.828] Отражение света, происходящее из-за нелинейности среды и пространственного периодического изменения амплитуды поля, позволяет расширить наши представления о воз1 южных способах реализации положительной обратной связи в квантовых генераторах. До сих пор мы полагали, что положительная обратная связь между полем излучения и активной средой, необходимая для превращения усиливающей системы в автоколебательную (см. 225), осуществляется с помощью зеркал, отражающих волны обратно в резонатор. Рассмотренное выше нелинейное отражение света служит физической основой для иного способа реализации положительной обратной связи, применяющегося в некоторых лазерах. Пусть кювета К представляет собой активную среду (см. рис. 41.3). В направлении оси л имеет место периодическая неоднородность среды за счет нелинейных эффектов. Интерферирующими пучками / и //, создающими оптическуро неоднородность, могут быть пучки возбуждающего излучения. Следовательно, в данном случае отражение будет происходить в результате модуляции коэффициента усиления активной среды. Спонтанное излучение среды, испущенное в направлении оси х, будет отражаться от неоднородности и возвращаться в активную среду, что и соответствует обратной связи. Для некоторых частот обратная связь будет положительной, и при выполнении пороговых условий возбудится генерация излучения в направлении оси х. [c.828] Вернуться к основной статье