НЕЛИНЕЙНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ (кубичная нелинейность с автосинхронизмом ) Проявления: самофокусировка, самодефокусировка ; фазовая самомодуляция ; самовращение эллипса поляризации; и др.
Уравнение для медленной амплитуды поля с учетом нелинейного показателя преломления Самофокусировка излучения x z
Фазовая самомодуляция излучения (режим несущественной дифракционной расходимости)
Самофокусировка гауссова пучка Будем интересоваться кривизной волновых фронтов сразу после входа гауссова пучка в среду. Отрицательная кривизна скажет о появлении самофокусировки.
Гауссов пучок z Фаза Гюи ( Gouy ) Рэлеевская длина = «длина перетяжки» нормировка Гаусс ~ сферические волновые фронты - радиус перетяжки
- радиус кривизны фронта 0 z x
> < 0 ?
- нет самофокусировки - есть самофокусировка Критерий не зависит от параметров гауссова пучка! Почему? твердые тела жидкости
Численный счет x z z фокус
Особенности самофокусировки импульсного излучения: «бегущие» фокусы z z ф2 1 3 2 z ф3 z ф1 3 2 1 t 1 t 2 t 3
Как в лазере возникают фс -импульсы? M1 M2 Ti:Sa Ti : Sa лазер M1 M2 Ti:Sa Ti : Sa лазер A B 2L/c τ
Фазовая самомодуляция излучения (режим несущественной дифракционной расходимости) волокна и волноводы Безынерционный отклик: Фазовая самомодуляция излучения
Мгновенная частота излучения: t I ( t ) t ω мгн ( t ) новая ширина спектра t E ( t ) чирп импульса =
n 2 Как сделать световой импульс короче? Ti : Sa лазер фемтосекундных импульсов, ~ 50 фс ω S ( ω ) ω ω рост n 2 L среда с отрицательной дисперсией τ ~ 3- 5 фс
Наноструктурированное волокно «искусственная среда» Управляемая дисперсия
Среда с отрицательной дисперсией n ( λ ) λ ~ 1.3 μ отрицательная дисперсия положительная дисперсия две дифрешетки
Ti : Sa лазер ω S ( ω ) ω S ( ω ) после среды с n 2 наноструктурированное волокно! биения лазер №1 лазер №2 Как создать частотную гребенку для сличения частот?
Один из методов измерения нелинейного показателя преломления: Z -сканирование среда Z лазерное излучение ФД P Z 0 P Z 0 Двухфотонное поглощение
Что такое солитон ? Распространение светового импульса в нелинейной ( n 2 ) среде с отрицательной дисперсией Нелинейность создает чирп, а отрицательная дисперсия сжимает импульс. В результате формируется солитон - устойчивый по форме световой импульс с определенной энергией.
Как усилить световой импульс, избегая пробой вещества? Нобелевская премия, G.Mourou & D.Strickland, 2018 CPA – chirped pulse amplification
