Отражение от нелинейных сред

Возникновение волны второй гармоники при отражении от нелинейной среды обусловлено граничными условиями падая на нелинейную среду, волна основной частоты вызывает появление в среде нелинейной поляризации на удвоенной частоте, которая является источником (вынуждающей силой) для генерации волны второй гармоники в нелинейной среде поскольку на границе нелинейной среды тангенциальные компоненты векторов Е и Н должны быть непрерывны, эти два условия требуют присутствия компоненты с удвоенной частотой и в первой среде, т.е. в отраженной волне. В общем случае, когда на границу нелинейной среды падают несколько волн с различными частотами, в отраженном сигнале, помимо волн с различными частотами, будут наблюдаться волны с комбинационными частотами, т.е. волны с частотами, определяемыми спектральными компонентами нелинейной поляризации среды. [c.215]

Отражение от нелинейных сред [c.159]

ОТРАЖЕНИЕ ОТ НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕД 61 [c.161]

ОТРАЖЕНИЕ от НЕЛИНЕЙНЫХ СРЕД 171 [c.171]

Отражение от нелинейных сред, обладающих центром симметрии. Параметрические эффекты [c.172]

Как прошедшая, так и отраженная волны содержат члены, пропорциональные толщине нелинейного диэлектрика. В отраженной волне этот член обусловлен прямой нарастающей волной, отраженной от второй поверхности, где имеет место скачок диэлектрической проницаемости. При 8т = 8м скачок отсутствует и этот член исчезает. В этом случае амплитуда отраженной волны зависит от толщины слоя как sin фм, а фаза определяется знаменателем D [см. (6.9)]. При отражении от полубесконечной среды амплитуда отраженной волны меняется в пределах от нуля до удвоенного значения, определяемого выражением (4.5). Это нетрудно понять, так как по мере возрастания толщины диэлектрика все новые слои диполей начинают играть активную роль и в результате интерференция приводит как к усилению, так и к ослаблению волны. Среднее значение амплитуды для бесконечной толщины составляет ровно половину амплитуды для оптимальной толщины. [c.368]

Рис. 54. Отражение света от нелинейной среды 2 а) в недиспергирующую изотропную среду (вакуум), пунктир — 2-я гармоника б) в диспергирующую среду.

Тогда расхождение при отсутствии противодействующих процессов должно привести к расплыванию первично параллельного пучка за счет дифракции по мере его распространения внутри нелинейной среды. Однако поскольку в данном случае в зависимости от значения угла Р возможны н отклонения пучка к его оси за счет полного внутреннего отражения, то появляется возможность подавлять дифракционное расплывание пучка. Такое подавление, очевидно, будет зависеть от значений углов Рпред и Рд. Проанализируем возможные варианты [c.399]

Из первых четырех условий вытекает необходимость многократного дифракционного перемешивания падающего поля на длине нелинейного взаимодействия. На практике этого достигают двумя приемами. Одним из приемов является пропускание обращаемого излучения через световод, заполненный нелинейной средой (ОВФ в световоде) в работе [96], послужившей толчком интенсивного развития исследований по ОВФ, такой средой б,ыл газообразный метан под давлением 13 МПа. В результате многократных отражений от стенок световода на его большой длине (Z 50 -н 70 см) требуемые условия удается выполнить сравнительно легко. [c.141]

Из выражений (3.45) и (3.44) следует зависимость коэффициента ОВФ-отражения (ррс = Л4(0)/Лз (0)) от параметров нелинейной среды и падающих на среду волн. Если волна 4 на входе при z = I отсутствует, то для пропускающих голограмм приходим к выражению [c.80]

До некоторой степени этот механизм возникновения колебаний в струе напоминает процесс возбуждения звука в органной трубе (как его излагает А. А. Харкевич [29]), только в нашем случае имеют место нелинейные колебания газа с появлением движущихся скачков, интенсивность которых ограничивается лишь потерями в среде и при отражении от границ, а также излучением в окружающее пространство. [c.86]

Сведением положительной обратной связи параметрический усилитель можно превратить в генератор. Для этого нелинейную среду, как в лазерах, помещают в оптический резонатор, образованный двумя зеркалами (рис. 10.4). Нелинейный кристалл ориентируется так, что для волн, распространяющихся в одном направлении перпендикулярно зеркалам, выполняется условие пространственного синхронизма к + к2 = к либо к1 +к2 = кз. Зеркала М и имеют высокие коэффициенты отражения для частот (01 и со2, так что сигнальная и холостая частоты (01 и (02 соответствуют высокодобротным модам резонатора. Зеркало М одновременно должно быть прозрачно для частоты и>з излучения накачки. При достаточно большой мощности волны накачки параметрическое усиление одной из волн С01 или (02 на длине нелинейного кристалла превысит суммарные потери за проход, возникающие из-за неполного отражения от зеркал, поглощения, рассеяния и других причин. Тогда происходит самовозбуждение генератора (с затравкой из-за параметрической люминесценции ) и возникает когерентное излучение на частотах со1 и со2. [c.496]

Нелинейные оптические эффекты при отражении от границы раздела сред. В последние годы особый интерес вызывает исследование свойств поверхности и границ раздела. Во многом этот интерес предопределен развитием технологии современной полупроводниковой микроэлектроники, использующей планарную субмикронную технологию, гетероструктуры, квантовые ямы и т.д. В связи с этим важное значение приобретают оптические методы контроля состояния поверхности, в том числе нелинейно-оптические (см. гл. IV). Рассмотрим физические явления, которые лежат в основе этих методов. [c.215]

Рис. 3.14. Геометрия взаимодействия волн при отражении от поверхности нелинейной среды

Если условие синхронизма выполнено, то энергия от волны накачки будет в нелинейной среде передаваться волнам с частотами oj и 2. Для эффективного усиления этих волн надо волну накачки заставить многократно проходить через нелинейную среду (кристалл). Для этого последнюю, как в лазерах, помещают в оптический резонатор между двумя зеркалами. Оба зеркала должны иметь достаточно высокие коэффициенты отражения для волн обеих частот oj и 2 и в то же время одно из них, через которое входит волна накачки, должно быть в достаточной степени прозрачным для этой волны. При достаточно высоких коэффициентах отражения зеркал и большой мощности волны накачки возникает генерация на частотах oj и соа, удовлетворяющих условиям (126.1) и (126.3).. [c.737]

В экспериментах нелинейная среда представляет собой обычно плоскопараллельную пластину. В этом случае изложенные выше аналитические результаты можно непосредственно сравнить с экспериментальными данными, если задняя сторона пластины не отражает ни основную волну, ни волну гармоники. Полный анализ случая плоскопараллельной пластины дается в приложении И, где произведен учет граничных условий как на передней, так и на задней границах. При малых френелевских коэффициентах отражения соответствующая поправка для прошедшей волны гармоники обычно оказывается малой Вместе с тем даже малых отражений от задней границы оказывается достаточно для того, чтобы сильно изменить значение амплитуды влияние задней границы на поведение нелинейных отраженных волн с частотой сов можно не учитывать только в том случае, когда среда сильно поглощает на частоте соз. Заметим, что в этом случае существует и прошедшая волна с частотой соз, выхо- [c.137]

Вместе с тем следует иметь в виду, что определенный интерес могут представить и случаи, когда отражения от границ нелинейного слоя значительны. В частности, такая ситуация имеет место, когда нелинейная среда помещена в резонатор типа Фабри — Перо (см., например, [31, 32 ]).— Прим. ред. [c.137]

В случае множеств, объектов или регулярных непрерывно распределённых возмущений среды особое значение имеют коллективные эфс кты, обусловленные суперпозицией полей рассеяния и взаимным перераспределением (многократным рассеянием). Так формируются диаграммы рассеяния от периодич. решёток, многослойных структур (см. Дифракционная решётка, Брэгговское отражение). В нелинейных средах такие (как правило, периодические), структуры образуются как отклики среды ва интенсивные поля ыакачки или на разл. суперпозиции поля в многоволновых комбинациях. Эти случаи относятся к явлениям вынужденного Р. в. (см., папр., Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). [c.266]

Сильная зависимость интенсивности гармоники от рассотласо вания фазовых скоростей, т. е. от величины 8м — 8в и от толщ ины (1 затрудняет точное количественное определение нелинейной восприимчивости с помощью выражений (6.7) или (6.8) и (6.17) или (6.18) и экспериментального наблюдения генерации гармоиики в пластине. Эту трудность можно обойти, если наблюдать гармонику, отраженную от одной границы нелинейной среды. Примем в соотношениях, приведенных в 6, 8т = 8м, что соответствует согласованию показателей преломления нелинейной пластины и линейной среды. Для экспериментальной реализации условий, эквивалентных идеализированной задаче об отражении от полубесконечной среды, можно применить простой метод — сделать вторую поверхность диффузной и поглощающей или вырезать ее под углом к передней поверхности. Можно использовать также полностью отраженный луч с основной частотой, который генерирует гармоники на расстоянии, равном глубине проникновения, т. е. порядка нескольких длин волн, как показано 5. В любом случае нужно еще совершенно точно знать распределение интенсивности падающего лазерного луча во времени и в поперечном сечении. После проведения абсолютной калибровки можно таким образом измерить нелинейную восприимчивость любого образца, если сравнить интенсивность отраженной от него гармоники с интенсивностью гармоники, генерируемой нелинейным стандартным образцом, через который проходит тот же луч лазера. [c.377]

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]

НЕЛИНЕЙНАЯ СРЕДА среда, отклик к-рой на действие внеш. возмущения нелинейно зависит от амплитуды возмущения. В Н. с. не выполняется суперпозиции принцип отклик на сумму возмущений не равен сумме откликов на отд. возмущения. Свойства Н. с. под действием мощного излучения (акустич., эл.-магн.) меняются и зависят от амплитуды воздействия, поэтому и распространение волн в Н. с, определяется их амплитудой. В результате возбуждаются волны, отличающиеся от падающих частотами, направлением распространения и состоянием поляризации. Это приводит к таким эффектам, как генерация гармоник, сложение и вычитание частот, самовоздействие и кроссвзаимодействие, нелинейное отражение и т. д. Практически все среды при больших амплитудах падающих волн проявляют нелинейные свойства. В нелинейной оптике Н. с. широко используются для преобразования частоты и волновых фронтов световых волн. Подробнее см. Волны, Нелинейная акустика, Нелинейная оптика, Нелинейные явления в плазме. к. Н. Драбовш. [c.309]

В качестве оптически бистабильных устройств широко используются пассивные оптич. резонаторы (ОР), содержащие нелинейные среды, где обратная связь возникает за счёт отражения от зеркал системы с распределённой обратной связью (встречные волны непрерывно взаимодействуют во мн. сечениях нелинейной среды) оптоэлектронные гибридные системы, в к-рых обратная связь осуществляется за счет управления параметрами оптич. среды электрич. сигналом с детектора прошедшего светового потока. Представляет интерес безрезонаторная О. б., обусловленная корреляциями пар атомов в сильном эл.-магн. поле. Оптич. гистерезис и О. б. возникают также в сложных активных лазерных системах. [c.428]

О. в. от движущихся объектов происходит со смещением частоты Доплера эффект), угол отражения при атом не равен углу падения (т. н. угловая аберрация). Б средах с непрерывно меняющимися свойствами О. в. наблюдается, если характерные масштабы неоднородностей Ь % В плавно-неоднородных средах Б Я истинное О. в. экспоненциально мало, однако рефракция в плавно-неоднородных средах может привести к явлениям, сходным с О. в., напр. зеркальный мираж в пустыне (см. Рефракция звука, Рефракция света). В нелинейных средах волны больпюй интенсивности сами индуцируют неоднородности, при рассеянии на которых (вынужденное рассеяние) может даже возникать, например, специфическое О. в, с обращением волнового фронта. [c.504]

Электромагнитное поле во второй (нелинейной) среде представляет собой результат интерференции свободной и вынужденной волн. В отличие от падающей и отраженной волн в линейной оптике свободная и вынужденная волны при малых Д/с распространяются в близких направлениях, точно совпадающих при Ак — О (см. (1.58) ирис. 1.2). Поэтому имеет смысл проследить эту интерференцию в hibhom виде. [c.25]

Здесь r = I AnQ)jAi Qi) - отношение интенсивностей пучков накачки, РС = Мг (0)/Аз(0) 1 - относительная интенсивность обращенного пучка на выходе из передней грани нелинейной среды. Лрс есть козффициент ОВФ-отражения сигнального пучка от нелщ1ейного элемента. Аналогично Up = I Лз (/)/Лз (0) 1 — коэффициент усиления сигнального пучка, характеризующий прозрачность элемента для сигнального пучка. Очевидно, что в результате энергообмена сигнального пучка с пучками накачки коэффициенты отражения и прозрачности могут превышать единицу. [c.32]

Полученные выше решения относятся к случаю у (/) = 0. Однако представляет интерес случай, когда на оба входа нелинейной среды подаются слабые волны 3 тл. 4. Тогда при решении следует исходить из уравнения (3.105),когда Го О и определяется из (3.102) с учетом разности фаз взаимодействующих волн Ф. Эта зависимость вполне понятна, поскольку величина Ф показывает относительный сдвиг встречных решеток волн 1, 3 к 2, 4 для пропускающих решеток либо решеток, записываемых волнами 1, 4 п 2, 3 ъ отражательной геометрии. От значения этого сдвига зависит эффективность энергообмена при встречном четырехпучковом взаимодействии [23], а поскольку энергообмен максимален при сдвиге решеток на четверть периода, то для эффективного усиления волн J и 4 должно выполняться условие Ф = —7г/2 [23]. Исходя из этого, для отыскания максимального коэффищ1ента отражения положим >>(/) =у и Ф= -тг/2. При этом [c.102]

После создания обращающего зеркала генерация лазера продолжалась и при прерьшании сигнального пучка. При этом обращающее зеркало продолжало существовать более продолжительное время, чем время релаксации записанных в нелинейной среде голографических решеток, ответственных за возникновение обращенного пучка (время релаксации указанных решеток составляло примерно 30 мкс). Когда пороговое условие генерации еще выполнено, а сигнальный пучок прерван, обращающее зеркало поддерживается за счет отражения от зеркала Зг пучка, рожденного при дифракции пучков накачьси на записанных ранее решетках. [c.212]

Эффект обращения волнового фронта нелинейной средой представляет собой не только общефизический интерес он очень важен для практики, позволяя компенсировать искажения, вносимые М0ЩЕ1ЫМИ квантовыми усилителями в метрику одномодового излучения от задающего генератора. Для этого необходимо на выходе усилителя осуществить отражение волнового фронта усиленной п искаженной волпы и тем самым направить ее назад через усилите.ть. Прп этом каждый луч пройдет весь путь в обратном направлепии п излученне, вернувшееся на вход усилителя, будет иметь ту я е метрику, что и входящее в усилитель [c.163]

Генерация затравочного стоксова импульса возможна не в отдельном ВР-генераторе, а в самом усилителе. Для этого на переднем фронте импульса или в его середине необходимо принудительно со.здать на короткое время сдвиг частоты (например, фазовой модуляцией), равный частоте гиперзвука [70]. После отражения от обьнпюго зеркала, установленного в конце нелинейной среды, эта Затравка, полученная по существу беспороговым. методом, усилит Бается в поле импульса накачки, где частота не сдвинута. Если [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...