Рассеяние Мандельштама — Бриллюэна

Физическая причина вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна состоит в том, что интенсивная световая волна возбуждающего света, первоначально слабая волна рассеянного света и тепловая упругая волна, которая, как указано выше, обусловливает дискретные компоненты Мандельштама — Бриллюэна, нелинейно взаимодействуют друг с другом. Такое нелинейное [c.598]

Рис. 29.11. Спектр вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна

До сих пор не принималась во внимание ограниченность поперечных размеров реальных пучков, и тем самым предполагалось, что на интересующих нас толщинах среды I > /ф з ни самофокусировка, ни дифракция еще не проявляются. Если самофокусировка и дифракция точно компенсируют друг друга, то поперечное распределение амплитуды импульса не изменяется по мере его распространения в среде, т. е. собственно к этому случаю и относятся сделанные выше выводы. Если значение мощности превышает пороговое, даваемое соотношением (232.4), то поперечное сечение пучка уменьшается благодаря самофокусировке, и уширение спектра будет протекать более сложным образом. Качественно ясно, что увеличение амплитуды поля, сопровождающее самофокусировку, вызовет еще большее уширение спектра. Следует иметь в виду, однако, что при огромной концентрации энергии, имеющей место в случае сильно развитой самофокусировки, эффективно протекает и ряд других нелинейных процессов — вынужденное рассеяние. Мандельштама—Бриллюэна, вынужденное комбинационное рассеяние и др. [c.832]

Экспериментальная проверка теоретических выводов Мандельштама и Бриллюэна была выполнена Гроссом. Схема расщепления рэлеевской линии рассеяния в различных агрегатных состояниях вещества представлена па рис. 23.13, из которого видно, что в изотропном кристалле происходит расщепление ие па две, а на шесть компонент. Этот результат объясняется тем, что наряду с продольной волной в кристалле распространяются еще две поперечные звуковые волны. Скорость трех волн различна. Их значения, вычисленные из наблюдаемого расщепления, хорошо совпадают со значениями, установленными другими методами. [c.124]

Взаимодействие фотонов с фононами (рассеяние Мандельштама — Бриллюэна). В 1926 г. Л. И. Мандельштам предсказал явление изменения частоты световых волн при рассеянии их на упругих волнах в твердых телах и жидкостях. Независимо от него это явление предсказал также фраи- [c.153]

С квантовой точки зрения рассеяние Мандельштама — Бриллюэна представляет собой процесс, в котором происходят уничтожение исходного фотона, рождение нового (рассеянного) фотона и рождение или уничтожение фонона. Обозначим энергию и волновой вектор исходного фотона [c.154]

Обратим внимание на определенное сходство рассеяния Мандельштама — Бриллюэна с комбинационным рассеянием света на молекулах. Пусть о — частота колебаний молекулы (если молекула двухатомная, то эта частота единственная молекулы с тремя (и более) атомами характеризуются несколькими колебательными частотами). При рассеянии света частоты со на такой молекуле возможен как переход молекулы на более высокий колебательный уровень, так и переход ее на более низкий колебательный уровень. В первом случае частота рассеянного света равна (О—О)о, э во втором — (о- -соо. Соответственно говорят о стоксовом и антистоксовом компонентах комбинационного рассеяния света. [c.154]

Для рассеяния Мандельштама — Бриллюэна аналогично 43 [c.893]

Нестационарные эффекты, проявляющиеся при вынужденном КР, могут встречаться также и в процессе вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна и др. [c.339]

За 20 лет существования нелинейной волоконной оптики были достигнуты большие успехи как в решении прикладных задач квантовой электроники, так и в изучении фундаментальных физических явлений. Такие нелинейные процессы, как параметрическое усиление, вынужденное комбинационное рассеяние и вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, успешно используются в создании и разработке волоконных лазеров, усилителей и преобразователей параметров излучения. В волоконных световодах изучаются сжатые состояния света, генерация и распространение оптических солитонов, явление фоточувствительности стекла. [c.5]

Вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна 265 [c.265]

Вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна [c.277]

Выражения (1.6) не учитывают пространственной дисперсии, т. е. взаимодействия между поляризациями, наведенными в разных точках среды. Поэтому в случаях, когда такое взаимодействие существенно, например при анализе вынужденного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна, необходимо вернуться к вопросу о выборе материального уравнения. [c.12]

Руководствуясь данными табл. 7.20 и 7,21 при выборе материала для конкретных применений, необходимо иметь в виду их относительный характер, что требует в каждом случае дополнительного анализа, учитывающего, в частности, особенности режимов эксплуатации устройств. Кроме перечисленных пассивных нелинейных оптических явлений в веществе могут проходить и так называемые активные нелинейные оптические процессы. К ним относятся, например, процессы многофотонного поглощения, вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна, вынужденного комбинационного рассеяния света и некоторые другие. Физической основой этих процессов является то обстоятельство, что вблизи резонансных частот взаимодействия восприимчивости приобретают комплексный характер. Детальное рассмотрение всей со- [c.239]

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]

Здесь будет качественно рассмотрен только один из типов вынужденного рассеяния — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна (ВРМБ), начало которому дает рассеяние света, обусловленное тепловыми флуктуациями давления (см. выше). [c.598]

Оптические квантовые генераторы оказали и, несомненно, будут оказывать в дальнейшем значительное влияние на развитие оптики. Изучение свойств самих лазеров существенно обогатили наши сведения о дифракционных и интерференционных явлениях (см. 228—230). Распространение мощного излучения, испущенного оптическим квантовым генератором, сопровождается так называемыми нелинейными явлениями. Некоторые из них — вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, вынужденное рассеяние крыла линии Рэлея и вынужденное температурное рассеяние — описаны в главе XXIX выше упоминались также многофотонное поглощение и многофотонная ионизация (см. 157), зависимость коэффициента поглощения от интенсивности света (см. 157), нелинейный или многофотонный фотоэффект (см. 179), многофотонное возбуждение и диссоциация молекул (см. 189), эффект Керра, обусловленный электрическим полем света (см. 152) сведения о других будут изложены в 224 и в гл. ХК1. Совокупность нелинейных явлений составляет содержание нелинейной оптики и нелинейной спектроскопии, которые сформировались в 60-е годы и продолжают быстро развиваться. [c.770]

К такому же результату можно прийти, рассматривая рассеяние света как отражение от бегущих звуковых волн. В этом случае физической причиной расщепления является эффект Доплера. Для каждого направления в кристалле имеются две волны, бегущие во взаимно противоположных направлениях. По отношению к световой волне каждая звуковая волна может рассматриваться как зеркало, движущееся со скоростью V в направлении, определяемом углом 0. При отражении света от движущегося зеркала частота световой волны изменяется вследствие эффекта Доплера. Расчет, проведенный Брил-люэном, приводит к формуле (23.10), которая носит название формулы Мандельштама — Бриллюэна, а само явление рассеяния на гиперзвуковых волнах называется рассеянием Мандельштама — Бриллюэна. [c.124]

При спектральных исследованиях рассеяния света в кварце и исландском шпате (1928) Мандельштам и Ландсберг обнаружили, что каждая спектральная линия падающего света сопровождается появлением системы линий измененной частоты, называемых сателлитами (спутниками). Практически одновременно то же явление было открыто Раманом и Кришнаиом при исследовании рассеяния света в жидкостях. Изменение длины волны оказалось значительно больше, чем при рассеянии Мандельштама — Бриллюэна >. Это явление называется комбинационным рассеянием света (в зарубежной литературе часто называется эффектом Рамана). Комбинационное рассеяние света в настоящее время имеет настолько важное значение для физики и химии, что это открытие считается крупнейшим открытием XX в. в области оптики. [c.125]

Если возбуждаемые колебания акустические, то рассеяние называют вынужденным рассеянием Мандельштама — Бриллюэна (ВРМБ)и [c.893]

В поле мощного оптич. излучения в результате од-новрем. протекания процессов дифракции света на УЗ и генерации УЗ-волн вследствие электрострикции происходит усиление светом УЗ-волны, В частности, при распространении в среде интенсивного лазерного излучения наблюдается т, н, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна, при к-ром происходит усиление лазерным излучением тепловых акустич. шумов, сопровождающееся нарастанием интенсивности рассеянного света. К оптоакустич. эффектам относится также генерация акустич. колебаний периодически повторяющимися световыми импульсами, к-рая обусловлена переменными механич. напряжениями, возникающими в результате теплового расширения при периодич. локальном нагревании среды светом. [c.46]

Для исследования дисперсии скорости звука и коэфф. его поглощения на гиперзвуковых частотах используется рассеяние Мандельштама — Бриллюэ-на. Пропуская через среду луч когерентного оптич. излучения и фиксируя угол рассеяния 0, можно из условий Брэгга по величине спектрального сдвига / компонент Мандельштама — Бриллюэна определить скорость звука Сзв на данной частоте /. На основе измерений полуширины б/ компонент Манделыптама — Бриллюэна определяется коэфф. поглощения а на этой частоте а=2я-б//сзв. [c.47]

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]

Изложенная теория ВКР непрерывного излучения (накачка постоянной интенсивности) требует модификации, когда в качестве накачки используются оптические импульсы. Почти всегда в световодах используется именно импульсная накачка, поскольку при накачке непрерывным излучением доминируют вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ), которое благодаря более [c.221]

В одномодовом световоде возможны только прямое и обратное направления распространения. Хотя уравнение (9.1.3) предсказывает отсутствие ВРМБ в прямом направлении (6 = 0), в световодах в этом направлении может возникать спонтанное тепловое рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (РМБ). Это обусловлено тем, что в световоде существуют направляемые акустические волны, в силу чего правило отбора для волновых векторов может нарушаться. В результате происходит генерация слабого стоксова излучения в прямом направлении [9]. Это явление называют спонтанным РМБ на направляемых акустических волнах. На спектре стоксова излучения видно множе- [c.258]

Следует отметить, что уже сама такая постановка вопроса в середине 70-х годов вызвала бы недоумение. Дело в том, что в начале 70-х годов осознание реальной способности ОВФ компенсировать динамические неоднородности активных сред [9] и в особенности открытие и изучение явления ОВФ при вынужденном рассеянии Мандельштама — Бриллюэна в известном блестящем цикле работ, идеологом которых бьш В.В. Рагуль-ский, привели к гипертрофированной оценке возможностей этого метода. Если в начале 60-х годов многим казалось, что достаточно построить лазер, чтобы в силу самой когерентности излучателя достичь расходимости, равной дифракционному пределу (сколь бы малым при дашых размерах сечения он ни был), то теперь — что для автоматического достижения этой цели недоставало лишь ОВФ. [c.251]

Возникновение вынужденного рассеяния Мандельштама— Бриллюэна (ВРМБ) в активной среде лазерных усилителей представляет особый интерес с нескольких точек зрения. [c.207]

Рагульский, Зельдович и др. [44] нашли еще один, более естественный способ получения обращенных волн. Оказалось, что если на кювету К, заполненную веществом, которое способно к вынужденному рассеянию Мандельштама— Бриллюэна (например, сероуглерод), направить волну с неоднородным волновым фронтом, то от кюветы эта волна отразится в виде волны U7, обращенной по отношению к волне, падающей на кювету (рис. 13). Система с такими свойствами называется бриллюэновским зеркалом . [c.720]

Поляризационное пассивное обращающее зеркало, удовлетворяющее рассмотренным условиям, впервые было реализовано на вынужденном рассеянии Мандельштама—Бриллюэна [41]. Затем оно было использовано при вырожденном четырехволновом смешении в фоторефрактивных кристаллах [36] (рис. 7.8). Устройство представляет собой интерферометр Майкельсона с общим пассивным обращающим зеркалом (рис. 7.6), в котором расщепитель пучков является поляризационным и разлагает падающий пучок 1 с произвольной линейной либо эллиптической поляризацией на ортогональные компоненты 2 а 3. Расщепитель ориентирован так, чтобы одна из компонент (на рис. 7.8 пучок 2) имела вектор поляризации, лежащий в одной плоскости с с-осью самонакачивающегося ФРК-лазера. Пластинка Х/2 поворачивает вектор поляризации второй компоненты (пу- [c.232]

Отметим, что в настоящее время различные типы фоторефрактив-ных генераторов и пассивных систем ОВФ активно изучаются в различных исследовательских центрах как у нас в стране, так и за рубежом. В дополнение к уже рассмотренным геометриям следует упомянуть также генераторы с двумя ФРК [6.60, 6.65, 6.66], генераторы на основе векторых взаимодействий, обусловленных фото-гальваническим механизмом записи голограммы [6.67—6.69], а также пассивные геометрии ОВФ [6.70, 6.71 ], аналогичные используемым в системах ОВФ на основе вынужденного рассеяния Мандельштама—Бриллюэна [6.72]. Активные исследования [6.73— 6.76] проводятся в последнее время с целью выяснения причин сложного пространственно-временного изменения световых пучков,, генерируемых в этих и рассмотренных выше схемах на основе ФРК. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...