Комбинационного рассеяния эффект вынужденный

Клейнмана соотношения 80 Когерентные свойства рассеянного излучения 203 Комбинационного рассеяния эффект вынужденный 28, 62, 72, 85, 130, 131, 200 [c.239]

Использование в оптическом эксперименте лазерных источников света привело к открытию ряда явлений, не совместимых с принципом линейности. Практически одновременно с созданием первых лазеров были обнаружены такие нелинейные оптические явления, как генерация гармоник, сложение и вычитание частот световых потоков, вынужденное комбинационное рассеяние света, двухфотонное поглощение. Было ясно также, что сам лазер — это оптическая система, в которой важную роль играет эффект насыщения усиления света активной средой. Все это стимулировало бурное развитие теоретических и экспериментальных исследований нелинейного взаимодействия света с веществом, разработку методов практического использования нелинейных оптических явлений в науке и технике и привело, в частности, к возникновению нелинейной оптики. [c.298]

М. п. составляют физ. основу широкого круга разнообразных эффектов, проявляющихся в изменении характеристик эл.-магн. излучения, а также свойств и состояния вещества. К ним относятся многофотонное поглощение и испускание, многофотонная ионизация атомов и молекул, многофотонный фотоэффект, широкий класс процессов рассеяния света и т. п. Каждый фотон, возникающий при М. п., может испускаться либо спонтанно, либо под действием внеш. излучения. В соответствии с этим М. п. делятся на спонтанные и вынужденные (индуцированные), такие, как спонтанное и вынужденное рассеяние света, спонтанное и вынужденное многофотонное излучение (см. также Комбинационное рассеяние света, Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.167]

Вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР)-нелинейный процесс, который позволяет использовать световоды в качестве широкополосных ВКР-усилителей и перестраиваемых ВКР-лазеров. Но, с другой стороны, этот же процесс может резко ограничить характеристики многоканальных оптических линий связи из-за переноса энергии из одного канала в соседние каналы. В этой главе рассматриваются как применения ВКР, так и паразитные эффекты, связанные с ним. В разд. 8.1 представлены основы теории комбинационного рассеяния, причем подробно обсуждается понятие порога ВКР. В разд. 8.2 рассмотрено ВКР непрерывного или квазинепрерывного излучения. Там же обсуждаются характеристики волоконных ВКР-лазеров и усилителей и рассматриваются перекрестные помехи в многоканальных оптических линиях связи, обусловленные ВКР. ВКР сверхкоротких импульсов (СКИ), возникающее при импульсах накачки длительностью менее 100 пс, рассмотрено в разд. 8.3 и 8.4. В разд. 8.3 рассматривается случай положительной дисперсии групповых скоростей, а разд. 8.4 посвящен изучению солитонных эффектов при ВКР, возникающем в области отрицательной дисперсии групповых скоростей волоконного световода. Особое внимание уделено совместному действию дисперсионного уширения импульса с фазовой самомодуляцией (ФСМ) и фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). [c.216]

Усовершенствованные схемы регистрации и особенно повышение частоты модуляции в канале возбуждения до 10 МГц повысило чувствительность измерений еш,е примерно на два порядка [9.37—9.39]. Это позволило создать установку для успешного измерения усиления при вынужденном комбинационном рассеянии в предельно тонких слоях. Установка аналогична изображенной на рис. 9.15. Возбуждающий и пробный импульсы в этом случае генерируются двумя лазерами на красителях с синхронной накачкой, разность частот генераций которых на-страивается на частоту комбинационного перехода. Так как при этих измерениях не ставится задача временного разрешения, а требуется лишь высокая чувствительность регистрации усиления, то в соответствии с этим выбирается оптимальное перекрытие возбуждающего и пробного импульсов. В тонком (мономолекулярном) образце более высокочастотные импульсы возбуждения вследствие эффекта вынужденного комбинационного рассеяния ослабляются, а более низкочастотные пробные импульсы, т. е. стоксовы импульсы, усиливаются. Мешающее люминесцентное излучение может быть подавлено медленной модуляцией длины волны излучения одного из лазеров на красителях. Этот л,ример отчетливо показывает, что пикосекундные динамические методы могут также с успехом применяться для решения задач статической спектроскопии. [c.344]

При низких напряженностях поля или низких плотностях фотонных потоков, характерных для обычных некогерентных источников света, диэлектрическая проницаемость, или показатель преломления большинства диэлектриков, почти постоянна и не зависит от напряженности поля. При очень высоких л е напряженностях поля или плотностях фотонных потоков, которые можно получить при помощи лазеров большой мощности, картина меняется и в поляризуемости среды приходится учитывать члены более высоких порядков. Возникающие при этом нелинейные эффекты вызвали живой интерес и большую активность ученых — теоретиков и экспериментаторов, и число публикаций по Данному вопросу возрастает колоссальными темпами [116— 120]. Исследования таких эффектов быстро прошли путь от первого слабого обнаружения второй гармоники рубинового лазера в 1961 г. до весьма эффективного (10—30%) преобразования в частоты второй гармоники, обнаружения третьих гармоник и постоянной составляющей (оптическое выпрямление), вынужденного комбинационного рассеяния и создания лазеров на основе целого ряда многочастотных параметрических эффектов [121]. [c.130]

Важное значение в вопросе измерений мощности имеют такие нелинейные эффекты, как эффект вынужденного комбинационного рассеяния и родственное ему явление рассеяния Мандельштама — Бриллюэна. Поскольку твердотельный лазер может работать в многомодовом режиме, в нелинейных процессах возможны большие статистические флуктуации и ни один отдельный лазерный импульс нельзя считать типичным без проверки его воспроизводимости. Свет комбинационного рассеяния проще всего выделить спектрометром, цветными стеклами или интерференционными фильтрами. Каждое вещество, применяемое при работе с высокомощными лазерами, следует рассматривать как потенциально способное давать собственный набор линий вынужденного комбинационного рассеяния со специфическими длинами волн. Почти все сказанное о рамановском рассеянии относится и к вынужденному рассеянию Мандельштама — Бриллюэна, которое можно рассматривать как комбинационное рассеяние на акустических модах. Спектральные сдвиги обычно меньше волнового числа, и для выявления их необходимо более высокое разрешение. [c.197]

Конечный диаметр оболочки приводит к дополнительному затуханию, обусловленному тем, что часть электромагнитной энергии распространяется в окружающем волокно покрытии, которое обладает большими потерями. Другие виды потерь вызываются нелинейными оптическими эффектами, вынужденным комбинационным рассеянием и рассеянием Мандельштама — Бриллюэна, которыми в оптических волокнах при низкой мощности света можно, как правило, пренебречь (см. разд. 8.18). [c.605]

Параметрические колебания и усиление (1965). Вынужденное комбинационное рассеяние (1962). [Перестраиваемые комбинационные лазеры (1969).] Вынужденное бриллюэновское рассеяние (1963). Вынужденное релеевское рассеяние (1965). Оптический эффект Керра (1964). [c.28]

НЛО, например, получение гармоник, смешение света, самофокусировку, вынужденное комбинационное рассеяние (см. гл. 3 и 4), которые не могут быть объяснены на основании материального уравнения линейной оптики. То обстоятельство, что при не слишком больших напряженностях поля величина превалирует над не означает, что р1 является каким-то дополнительным членом к обусловленным побочными эффектами или свойствами. Существование нелинейной части поляризации непосредственно связано с основными физическими закономерностями (см. гл. 2), например с зависимостью потенциала точечного заряда от расстояния по закону 1/г, с существованием силы Лоренца, с взаимодействием электронного и ядерного движений в атомных системах или в магнитном случае с фундаментальной зависимостью между магнитным моментом и моментом количества движения протонов и вообще атомных ядер. [c.41]

Из этих уравнений виден способ замены величин /г, /з на f и структура уравнений не изменится при перестановках 2, з или 1". Величина снова пропорциональна в уравнениях (1.21-21) и (1.21-22) коэффициент пропорциональности равен /4, тогда как в уравнении (1.21-23) он равен /г. Последнее уравнение применяется, например, в связи с объяснением эффекта вынужденного комбинационного рассеяния (см. 2.4). [c.62]

После обсуждения в гл. 1 общих свойств соотношения Р. Е,) перейдем к рассмотрению особенностей поведения электронов, атомов и молекул при их взаимодействии с электромагнитными полями, с учетом нелинейных эффектов. В 2.1 будет исследовано возникновение поляризации в системе несвязанных носителей заряда (плазма) под действием электромагнитного поля. Поляризационные свойства электронов в атомах и молекулах описываются в 2.2 мы придем к модельным представлениям, позволяющим объяснить такие важные эффекты НЛО, как получение высших гармоник и смешение света. Два следующих параграфа посвящены изучению взаимодействия электрических полей с молекулами. В этой связи будут описаны эффекты ориентации анизотропных молекул ( 2.3), позволяющие объяснить специфические особенности распространения волн в НЛО, например самофокусировку. Кроме того, рассматривается взаимодействие с оптическими молекулярными колебаниями ( 2.4), приводящее к модели для объяснения вынужденного комбинационного рассеяния. Взаимодействие с акустическими колебаниями обсуждается в 2.5 и на этой основе дается интерпретация вынужденного бриллюэновского рассеяний. Если первые пять параграфов настоящей главы посвящены исследованию возникновения поляризации, то в 2.6 рассматривается намагниченность системы атомных ядер под влиянием внешних магнитных полей. Соответствующее решение уравнений Блоха для ядерной намагниченности приводит к появлению нелинейных компонент намагниченности, которые могут быть объяснены точно так же, как нелинейные компоненты электрической поляризации электронов, атомов и молекул. [c.103]

Для объяснения эффекта вынужденного комбинационного рассеяния следует привлечь член третьего порядка в уравнении (2.41-9). Все входящие в этот член постоянные уже были оценены по порядку величины в приведенных выше выводах, относящихся к спонтанному эффекту комбинационного рассеяния. [c.137]

Фиг. 14. Блок-схема для изучения эффекта вынужденного комбинационного рассеяния.

Сосредоточим внимание на двух последних поляризационных членах и определим обусловленное эффектом вынужденного комбинационного рассеяния усиление мощности электромагнитной волны при ее прохождении через слой вещества. Из разд. 1.31 следует [см., в частности, уравнение (1.31-11)], что за наличие неисчезающего усиления мощности ответственны только поляризационные члены, частоты которых совпадают с частотами напряженности поля. Поэтому для нас важны только следующие поляризационные члены [c.140]

Здесь следует заметить, что даже при сравнительно очень больших значениях амплитуд напряженности поля (порядка 10 В/м) и при сравнительно малых значениях Гм (порядка 10 С" ) вызываемые эффектом вынужденного комбинационного рассеяния отклонения от положений равновесия достаточно малы для того, чтобы оправдывалось гармоническое приближение для возвращающей силы [см. уравнение (2.41-1)]. [c.141]

При изучении эффекта вынужденного комбинационного рассеяния в 2.4 мы рассмотрели ту форму взаимодействия электромагнитного излучения с молекулами, при которой возбуждаются молекулярные колебания. Если же молекулы макроскопического образца образуют молекулярный кристалл, то, как показывают дальнейшие исследования, возбуждаются решеточные колебания оптической ветви при этом разность частот возбуждающего и рассеянного излучений оказывается равной частоте решеточных колебаний оптической ветви. Аналогичное явление было обнаружено при взаимодействии электромагнитного излучения с акустическими колебаниями как упорядоченных, так и неупорядоченных систем (в данном случае имеются в виду решеточные колебания акустической ветви). Это явление получило название рассеяния Бриллюэна. [c.142]

Под эффектом вынужденного рассеяния Бриллюэна следует понимать эффект, при котором рассеяние света сопровождается возникновением волн давления, индуцированных электромагнитными волнами. Д 1Я описания этого процесса следует составить соответствующие уравнения движения для этой цели можно воспользоваться методом, аналогичным примененному в случае эффекта вынужденного комбинационного рассеяния. [c.146]

При спонтанном эффекте комбинационного рассеяния рассеянное излучение, исходящее от различных молекул, некогерентно, даже если возбуждающий свет когерентен исходящий из различных точек кюветы свет не способен к интерференции. Наоборот, при эффекте вынужденного комбинационного рассеяния свет, рассеянный из какой-либо пространственной области и возбужденный пространственно когерентной лазерной волной, когерентен. Соответствующие интерференционные картины наблюдались при помощи оптических схем с двумя щелями при расстояниях между щелями порядка 1 мм. [c.203]

Здесь уместно будет еш,е раз указать на то, что описанные экспериментальные результаты могут быть получены лишь в условиях, при которых вынужденное комбинационное рассеяние относительно мало подвергается влиянию других нелинейных эффектов. Например, угловое распределение рассеянного излучения может измениться под действием самофокусировки. [c.206]

Горизонтальные линии соответствуют энергетическим уровням молекул, точки — начальным состояниям, стрелки — фотонам. Стрелка, направленная вверх, изображает поглощение фотона, а направленная вниз — излучение спонтанное излучение изображается тонкими стрелками. Процессы а, ж, и, к, л — параметрические, они приводят к квантовой корреляции между разночастотными компонентами поля (этот же эффект дает двухфотонное излучение г, д, е) а, ж — параметрическое и гиперпараметрическое рассеяния б, в, и — стоксово, антистоксово и когерентное комбинационные рассеяния г — вынужденные, спонтанные и спонтанно-вынужденные двухфотонные переходы д — каскадный переход е — интерференция одно- и двухфотонного переходов, которая приводит к появлению у поля третьего момента э — гиперкомбинационное рассеяние к и л — одно- и двухфотонная резонансная флуоресценция. [c.34]

Тем не менее эффект комбинационного усиления, обусловленный параметрическим взаимодействием электромагнитных волн и волн мате- ильного возбуждения, находит применение в других схемах нелинейной лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния, светоспектроскопии вынужденного комбинационного усиления и активной спектроскопии КР (или спектроскопии когерентного антистоксова рассения света), о которых речь пойдет ниже (см. 4.3). Параметрическое взаимодействие волн разной природы объясняет также возникновение в процессе ВКР антистоксовых компонент в общем случае нескольких порядков [2,4,28. [c.225]

В общем случае в разложении поляризации по степеням поля необходимо учитывать также низкочастотные поля. Большинство нелинейных эффектов связано с членами ряда, пропорциональными квадрату и кубу амплитуды электрического поля. Квадратичная поляризация обусловливает существование таких эффектов, как генерация второй гармоники, оптическое выпрямление, линейный электрооптический эффект (эффект Поккельса) и параметрическая генерация. К эффектам, обязанным своим существованием поляризации, кубичиой по полю, откосятся геиерация третьей гармоники, квадратичный электрооптический эффект (эффект Керра), двухфотонное поглощение, вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэ-ка и вынужденное ралеевское рассеяние. [c.860]

Важным классом нелинейных оптич. эффектов явля-шся процессы вынужденного рассеяния (ВР), в к-рых моБДная световая волна индуцирует когерентные элементарные возбуждения в среде (оптич, и акустич, фононы, поляритоны, температурные волны и т. п.) и когерентно рассеивается на них. Каждому виду спонтанного рассеяния света соответствует вынужденный аналог (см. Вынужденное рассеяние света, Комбинационное рассеяние света). [c.303]

Возможности таких волоконных световодов с низкими потерями привели не только к революции в области волоконно-оптической связи [14-17], но и к возникновению новой области науки-нелинейной волоконной оптики. Первые нелинейные явления (вынужденное комбинационное рассеяние и рассеяние Мандельштама-Бриллюэна) были экспериментально [18, 19] и теоретически [20] исследованы в одномодовых волоконных световодах еще в 1972 г. Эти работы стимулировали изучение других нелинейных явлений-оптически индуцированного двулучепреломления [21], параметрического четырехфотонного смешения [22, 23], фазовой самомодуляции [24, 25]. Важный результат был получен в 1973 г., когда было теоретически показано, что в оптических волокнах могут существовать солитоно-подобные импульсы, которые обусловлены совместным действием эффектов дисперсии и нелинейности [26]. Оптические солитоны позже наблюдались в эксперименте [27]. Их использование привело к большим успехам в области генерации и управления параметрами ультракоротких оптических импульсов [28-32]. В равной степени важное развитие получило использование оптических волокон для сжатия импульсов [33-36]. Были получены импульсы длительностью [c.10]

Когда две и более оптические волны вместе распространяются по световоду, из-за нелинейности световода они могут взаимодействовать друг с другом. Вообще, в результате этого за счет таких эффектов, как вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна, генерация гармоник, четырехволновое смешение, при определенных условиях могут возникать новые волны все эти процессы рассматриваются в гл. 8-10. В то же время нелинейность световода вызывает взаимодействие между распространяющимися волнами за счет эффекта, называемого фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). ФКМ всегда сопровождается фазовой самомодуляцией (ФСМ) и возникает из-за того, что эффективный показатель преломления какой-либо волны зависит не только от интенсивности самой этой волны, но и от интенсивности других волн, распространяющихся с ней совместно [1, 2]. [c.172]

Отсюда следует для длительности стоксова импульса выражение Ts и полуширины спектра стоксова излучения ( is = /QL Aьй hь Кроме рассмотренной выше локаль-ной нестационарности на вынужденное комбинационное рассеяние оказывают влияние дисперсионные эффекты, так как вследствие различия в групповых скоростях перекрытие стоксова и лазерного импульсов уменьшается и эти импульсы расходятся. Для анализа этого эффекта мы будем искать решение дифференциального уравнения (8.32) при ОьфО для импульса накачки прямоугольной формы (Al = Alo при ti < ti,/2, i, = 0 при ti >Ti,/2). с помощью римановского характеристического метода непосредственно получим [c.297]

По физическим механизмам взаимодействия лазерного излучения с веществом можно выделить две группы нелинейно-оптичС ских процессов. К первой группе относятся резонансные процессы (спектроскопический эффект насыщения [42], эффект кинетического охлаждения [35], вынужденное комбинационное рассеяние [1], эффекты лазерной химии [66] и др.) Вторая группа включает [c.8]

Перейдем к рассмотрению эффектов вынужденного рассеяния эвука. Особенность вынужденного рассеяния по сравнению с обычными трехволновыми резонансными взаимодействиями (в том числе параметрическими) связана с участием во взаимодействиях какой-то специфической моды колебаний, обычно низкочастотной, со своими дисперсионными свойствами. Так, в оптике наблюдается вынужденное комбинационное рассеяние (ВКР), когда такой модой служат молекулярные колебаниЯз вынужденное рассеяние Мандепьштама-Бриллюэна (ВШБ) - на акустических (гиперэву-ковых) волнах, вынужденное температурное рассеяние - на тепловых волнах, концентрационное - на флуктуациях плотности и т.д. Процессы вынужденного рассеяния возможны и в акустике. [c.195]

В доступной форме и в то же время с полной математической строгостью в книге рассмотрены наиболее важные нелинейнооптические эффекты генерация высших гармоник и суммарных и разностных частот, оптический эффект Керра, самофокусировка и самоканали-зация световых лучей, вынужденное и обращенное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Брил-люэна, параметрическое усиление волн и многие другие. Большое достоинство книги заключается в том, что основные положения теории излагаются в непосредственной связи с соответствующими экспериментами, а описываемые эффекты иллюстрируются конкретными оптическими схемами и численными примерами. [c.6]

Вудбери и Нг [6] проводили эксперименты на лазерах с модулированной добротностью. В 1962 г. они открыли, что наряду с лазерным излучением, обладающим обычным спектральным распределением, может появляться излучение на смещенных частотах, если внутри лазера поместить определенные вещества. Смещение частоты оказалось равным частоте молекулярного колебания вещества (или целому кратному от этой частоты). Это свойство указывает на связь обнаруженного явления с неупругим рассеянием света на молекулах, существование которого было экспериментально доказано Раманом при исследовании рассеяния света в жидкостях (открытое Раманом в 1928 г. явление принято называть эффектом спонтанного комбинационного, или рамановского, рассеяния). Вслед за опытами Вудбери и Нг были предприняты многочисленные систематические исследования, при которых вещества различных типов —как упорядоченные, так и неупорядоченные системы — подвергались воздействию интенсивного лазерного излучения при этом рассеянное излучение обнаружило свойства, существенно отличающие его от излучения при спонтанном комбинационном рассеянии. Так, например, совершенно иной оказалась зависимость от интенсивности возбуждающего излучения, а также способность к интерференции (более детально см. в гл. 4). Открытое Вудбери и Нг явление называют вынужденным, или индуцированным, комбинационным рассеянием. [c.130]

Исходя из уравнения (2.41-12), покажем теперь, что при определенных предположениях о частотном спектре напряженности поля возникают такие поляризационные члены третьего порядка, которые служат причиной явлений эффекта вынужденного комбинационного рассеяния. В третьем порядке наблюдающиеся явления, вообще говоря, весьма разнообразны мы ограничимся здесь типичным случаем эффекта вынужденного комбинационного рассеяния на стоксовой линии. Наиболее существенные явления могут быть изучены в рамках одномерной модели, вследствие чего в дальнейших рассуждениях мы не будем принимать во вни aниe пространственные трансформационные свойства величин Р., [c.138]

После появления источников света достаточно большой интенсивности — лазеров — начались обширные исследования теплового рассеяния Бриллюэна, при котором наблюдается рассеяние электромагнитного излучения на термически возбужденных волнах давления. В 1964 г. Чао, Таунс и Стойчев при помоши лазеров с модулированной добротностью доказали возникновение вынужденного рассеяния Бриллюэна в связи с генерацией когерентной сверхзвуковой волны. Теоретическое описание основ этого явления может быть проведено в тесной связи с эффектом вынужденного комбинационного рассеяния. Поскольку влияние пространственных трансформационных свойств уже было рассмотрено, ограничимся здесь с самого начала простой моделью, допускающей одномерное представление. При этом окажется возможной интерпретация наиболее важных нелинейных эффектов. По аналогии с 2.4 тепловой (спонтанный) и вынужденный эффекты будут рассмотрены на основе одной и той же модели. [c.142]

Сразу после открытия Вудбери и Нг эффекта вынужденного комбинационного рассеяния в многочисленных лабораториях были проведены эксперименты с целью изучения свойств этого вынужденного излучения и их зависимости от различных параметров. Особое внимание было уделено соотношению между интенсивностями возбуждающего и рассеянного света, а также частотам и относительным интенсивностям различных рассеянных волн. Были исследованы когерентные свойства рассеянного излучения и его зависимость от направления рассеяния. Остановимся вкратце на основных результатах этих исследований. [c.201]

При спонтанном эффекте комбинационного рассеяния наблюдаются переходы, при которых колебательное квантовое число у, изменяется на единицу (Ау, = 1), а также переходы с большими изменениями у, (см., например, фиг. 33, где показан переход с уровня Vq = О на уровень у, = 2). Вследствие ангармоничности потенциала колебательные уровни не эквидистантны, и поэтому частоты линий спонтанного комбинационного рассеяния отличаются от значений если абсолютное значение целого числа Ь больше единицы (фиг.34, а). Наоборот, при эффекте вынужденного комбинационного рассеяния наблюдаются точные гарйоники (частоты 1ь + Ь[м с Ь = 1, 2,. .. см. фиг. 34,6). Если при вынужденном эффекте интенсивности насыщения стоксовых линий высших порядков могут достигать значений, близких по порядку величины к интенсивности лазерного света, то интенсивности этих линий при спонтанном эффекте быстро убывают с возрастанием Ь. Интенсивность спонтанного антйстоксова излучения пропорциональна числу частиц в возбужденном состоянии поэтому оно исчезает при низких температурах. При вынужденном эффекте такого исчезновения не происхо- [c.203]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...