Нелинейная рефракция

Рд = Рпред- Полное внутреннее отражение, возникшее за счет нелинейной рефракции, в этом случае полностью подавляет (компенсирует) дифракционное расплывание пучка — распространение пучка внутри среды не приводит к какому-либо изменению размера и формы пучка, другими словами, пучок для себя как бы создает своеобразный волновод, внутри которого и распространяется без расходимости. Этот режим называется режимом самоканализации светового пучка [c.399]

Среди других нелинейных оптических процессов самофокусировка отличается тем, что она носит лавинный характер, заключающийся в том, что даже слабое увеличение интенсивности светового пучка в некотором участке приводит к концентрации световой энергии в эту область. Такое увеличение интенсивности светового пучка в свою очередь приводит к дальнейшему дополнительному возрастанию интенсивности пучка в дайной области за счет усиления эффекта нелинейной рефракции. Так процесс приобретает лавинный характер. [c.401]

В 1965 впервые наблюдалась самофокусировка света, зарегистрированы поперечные нелинейные взаимодействия в нелинейной среде дифракционная расходимость мощного светового пучка подавляется нелинейной рефракцией, обусловленной нелинейной добавкой к показателю преломления (Ап = Лд/, [c.293]

Нелинейная рефракция, приводящая к пространственной самофокусировке света, сдерживается дифракцией. Баланс нелинейной рефракции и дифракции достигается при полной мощности трёхмерного пучка [c.302]

Рис. 2.10. Картина нестационарной самофокусировки короткого светового импульса [33]. На переднем фронте нелинейный отклик еще не установился и происходит линейное распространение импульса, задняя часть импульса сжимается за счет нелинейной рефракции а — временной ход мощности импульса б — форма пучка

Если мош,ность пучка Pq > Ркр, то это означает превышение нелинейной рефракцией дифракционной расходимости пучка. Вместе с тем условие Ро > Ркр является лишь достаточным для возникновения указанного нелинейного эффекта. Необходимое же условие находится из соотношения (1.13). [c.13]

Лекция 14. НЕЛИНЕЙНАЯ РЕФРАКЦИЯ [c.165]

Распространение слабой световой волны в линейной среде. Распространение сильной световой волны в нелинейной среде. Количественные характеристики процесса нелинейной рефракции. Самофокусировка импульсного излучения [c.165]

Надо обратить также внимание на очевидное, но принципиальное заключение, следующее из факта возникновения нелинейной рефракции,— этот факт указывает на нарушение одного [c.175]

Крупномасштабная самофокусировка. Как видно из упрощенного рассмотрения картины самовоздействия излучения, крупномасштабная самофокусировка (КМС) должна приводить к концентрации поля в области максимума интенсивности пучка. Однако дифракция излучения препятствует такой концентрации. Отсюда ясно, что существует такая мощность пучка Р, при которой дифракционное расплывание компенсируется нелинейной рефракцией. Выражение для такой мощности, получившей название критической Р р, можно получить пе только па основе приближенного решения параболического уравнения, но и из наглядных соображений при рассмотрении полного внутреннего отражения лучей от стенки нелинейного волновода, сформированного самим излучением в среде [11]. Выражение для критической мощности самофокусировки гауссова нучка имеет следующий вид [c.244]

Рис. IX.7. Нелинейная рефракция импульса сжатия.

Выражение (IX.5.16) показывает, что импульс сжатия, локализованный в пространстве в виде пучка, по мере распространения расплывается. Этот факт известен в геометрической акустике как нелинейная рефракция лучей. Зависимость ширины пучка от пройденного расстояния представлена на рис. IX.7. [c.244]

Первое из этих уравнений (1.7) — уравнение эйконала, в правой части которого стоят две силы нелинейной рефракции и дифракции. Второе уравнение (1.8) — уравнение переноса, выражающее закон сохранения энергии в дифференциальной форме. Для двумерного щелевого пучка и трехмерного осесимметричного пучка уравнения (1.7) и (1.8) принимают вид [c.282]

Нелинейные волновые пучки. Неодномерные процессы, в к-рых одновременно действунуг нелинейность, рефракция и дифракция, обычно чрезвычайно сложны для исследования, даже в случае гармонических во времени В. Для достаточно коротких В. здесь сохра- 325 [c.325]

В средах без дисперсии или со слабой дисперсией чффекгы нелинейной рефракции и дифракции ещё сложнее, т. к. волновое поле не остаётся гармоническим и профиль В. пеирерывпо деформируется, вплоть до образования ударных В., солитонов и др. Такие процессы типичны, папр., для нелинейной акустики (сюда относятся, в частности, задачи о распространении взрывных В. сильного звука в атмосфере и океане). Здесь также широко применяется приближение коротких волн, позволяющее, в частности, проследить за не-линейными искажениями В. вдоль лучей (нелинейная гоом. акустика). При описании В. как квазиплоского волнового лучка справедливо приближённое ур-ние, обобщающее ур-ние (27) в отношении учёта дифракции [c.326]

ЧИВОСТИ. Действительно, вызванная фазовой самомо-дуляцией поперечная неоднородность поля усиливает нелинейную рефракцию и т. д. Самосжатие, самофокусировку можно интерпретировать и на спектральном языке как результат последовательных четырёхволновых взаимодействий, приводящих к лавинному уши-рению частотного или углового спектров. [c.302]

Т. к. передняя часть импульса света не участвует в С. с., она распространяется как в линейной среде, испытывая только дифракцию, а средняя и задняя час и импульса, испытывая ещё в нелинейную рефракцию, самофокусируются, образуя квазиволеовод (рис. 3). Поле в квазиволноводе нарастает медленнее и ограничено [c.416]

В мощных пучках с Р, > Р р нелинейная рефракция превалирует над дифракцией и для описания поведения пучка можно воспользоваться методом геом. оптики, представляя в (2) А = (Л - -. ..)ехр(—(Л ) [c.416]

На протяженной трассе нелинейность и турбулентность атмосферы оказывают неаддитивное влияние на когерентные свойства высокоэнергетических лазерных импульсов [17]. С одной стороны, турбулентное уширение пучка приводит к снижению эффекта лазерного нагрева, уменьшая нелинейную рефракцию [1, 17] с другой стороны, образование спекл-структуры вследствие рассеяния света на турбулентных неоднородностях, обуславливает изменение пространственной статистики излучения в процессе теплового са-мовоздействия. Так, относительно слабая тепловая нелинейность приводит к сглаживанию неоднородной структуры пучка — его ста-билизации [1, 17, 24] —вследствие возникновения локальных дефокусировок в местах пучностей светового поля. [c.48]

Задачи о распространении лазерных пучков на трассах, содержащих слои аэрозоля и, в частности, водного аэрозоля (облака, туман, влажная дымка), относятся к числу тех задач атмосферной нелинейной оптики, в которых ярко выражена неаддитивность влияния различных факторов (просветление, нелинейная рефракция, дифракция) на ход процесса. [c.105]

Приближенные решения уравнения переноса были получены в [27—29] и использовались для анализа влияния многофакторности процесса на создание просветленного канала в облачной среде. Установлено, что для практически важных задач проявление эффектов нелинейной рефракции обусловлено действием тепловой линзы, образованной.за счет нагрева воздуха при молекулярном поглощении лазерного излучения и сосредоточеннной в области пучка, где отсутствуют капли (просветленная зона, об-ласгь распространения до аэрозольного слоя). [c.106]

Численное решение уравнения квазиоптики для различных параметров. процесса проводилось в [2, 22, 25]. В [2] исследовалось влияние ветровой рефракции пучка на структуру решения, описывающего просветление. Расчеты [2] указывают на наличие слабого расщепления пучка в наветренной стороне канала ввиду нелинейной рефракции. В [22] исследовалась просветляющая способность лазерного луча в присутствии тепловых ис ажений. Установлено, что для широких пучков роль тепловых ис аженмй, обусловленных испаряющимися каплями, мала. В [25] получено, что при определенных условиях в зоне просветления может наб- [c.106]

Анализ приближенных аналитических решений показал, что вклад эффекта ореольного рассеяния в уширение пучка, пропорционален 7о, в то время как вклад нелинейной рефракции пропорционален /о. Кроме того, знак вклада ореольного рассеяния в уширение пучка положителен, независимо от вида профиля интенсивности излучения на границе среды, в то время как знак рефракционного члена, очевидно, является обратным знаку поперечного градиента интенсивности т. е. для гауссового пучка газовая линза является дефокусирующей, а для пучка с провалом на оси —фокусирующей. [c.140]

Явление нелинейной рефракции в известной мере аналогично явлению оптической рефракции. Оно также состоит в изменении направления распространения света из-за неоднородности показателя преломления среды. Качественно различие оптической и нелинейной рефракции состоит в том, что если в первом случае неоднородпость показателя преломления существует сама по eles [c.165]

Иногда, когда говорят о самофокусировке лазерного излучения, используют термин самовоядействие излучения. Действительно, на процесс нелинейной рефракции можно смотреть как па процесс самовоздействия световая волна, распространяясь в среде, изменяет свойства среды (ее показатель преломления), что приводит к изменению самой волны (ее метрики), т. е. к аффекту самовоздействия. [c.166]

Метод описания процесса нелинейной рефракции носит традиционный характер — рассматривается волна поляризации, возбуждаемая падающей волной в среде, и суммарный эффект, возникающий от взаимодействия этих двух волп при их распространении. Для того чтобы наиболее ясно была видна роль нелинейной нолпразацин, сначала рассмотрим случай распространения слабой волны в линейной среде, хотя. хорошо известно, что в зтом случае никакого са.мовоэдейотвия не возникает. 16 [c.166]

Количественпые характеристики процесса нелинейной рефракции. Обратимся к уравнениям (10) —(12). Из (12) видно, что z, т. е. по мере распространения падающей волны в среде изменяется се направление распространения. На языке геометрической оптики направление распространения можно характеризовать углом преломления (углом наклона луча к оси), который называется углом самофокусировки [c.170]

Необходимо еще отметить, что нелинейная рефракция очевидным образом не является прерогативой взаимодействия со средой лазерного излучения. В принципе нелинейная рефракция может возникать для волн любой частоты при их распространении в среде. Дело только в мощности распространяющейся волны и в возникновении в среде нелинейного отклика на волну данной частоты. В качестве конкретного примера можно привести эффект самовоздействия мощной ультразвуковой волны ((О 1 МГц) в бепзоле. Нелинейность жидкости возникает при этом пз-за ее нагрева звуковой волной. Таким образом, в данном случае имеет место тепловая самофокусировка ультразвука [7]. [c.175]

Из описанной качественной картины явления самофокусировки следует, что оно наблюдается только для ограниченных световых пучков. Однако хорошо известно, что ограниченные световые пучки имеют дифракционную расходимость, причем тем большую, чем меньше радиус пучка. Следовательно, при сжатии пучка вследствие нелинейной рефракции одновременно усиливается влияние и самофокусировки (вследствие роста интенсивности), и дифракции. Баланс между этими двумя противоборствующими явлениями и определяет результирующее поведение пучка. В частном случае, когда самофокусировка в точности компенсируется дифракцией, наблюдается явление самоканалирования — распространение светового пучка в среде без изменения своего диаметра. [c.186]

Рассмотрим, например, среду, показатель преломления которой зависит от интенсивности волны, п — п ( 1 ). В такой среде плоская волна бежит с фазовой скоростью, определяемой амплитудой поля V = V ( Р). Если теперь на такую среду падает ограниченный волновой пучок, то эффект самовоздействия приобретает принципиально новые черты. Под действием амплитудно-модули-рованной волны нелинейная среда становится неоднородной показатель преломления в области, занимаемой пучком, изменяется на нелинейную добавку по сравнению с областью вне пучка. Причем в отличие от линейных сред, в которых неоднородности, определяются внешними условиями и являются известными функциями координат и времени, неоднородности, наведенные в нелинейных средах, зависят от профиля интенсивности волны и ее мощности. Вследствие наведенных неоднородностей траектории лучей в нелинейной среде в общем случае искривляются — возникает явление нелинейной рефракции. Нелинейная рефракция может приводить к целому ряду явлений самофокусировке, самоканализации, дефокусировке и самоотклонению волновых пучков самокомпрессии и декомпрессии импульсов, образованию солитонов. [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...