Введение к работе
з .
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ: История изучения взаимодействия излучения с оптически плотным веществом насчитывает уже многие десятилетия. Основным классическим законом, описывающим прохождение излучения через поглощающую среду, является закон Бугера-Ламберта-Бэра. Одним из первых обнаруженных отклонений от этого закона линейного поглощения, стал эффект пленения излучения в оптически плотных средах, обманчиво просто понимаемый и, как оказалось, трудно описываемый. Попытка применить для описания выхода излучения из среды методы теории диффузии показала, что описание переизлучения атомами отдельных фотонов в терминах длины свободного пробега приводит к неудовлетворительным результатам. Это явилось прямым свидетельством того, что взаимодействие излучения и вещества в данном случае нельзя охарактеризовать просто как сумму индивидуальных актов поглощения и испускания изолированных атомов. Детальная теория эффекта пленения излучения показала, что кроше увеличения эффективного времени жизни в функции, описывающей уход излучения из объема, появляется периодическая функция с характерной частотой, которой авторы по аналогии с плазмой дали название ленгкюровской /4/.
Проблема когерентного взаимодействия излучения с плотной резонансной средой после изобретения лазеров и больших начальных успехов, связанных с открытием таких классических нелинейных эффектов как самоиндуцированная прозрачность, долгое время не имела заметного развития. За это время в арсенале экспериментаторов накопилось некое количество фактов из области взаимодействия излучения с плотными средами, которые не удавалось удовлетворительно объяснить имевшимися теоретическими моделями. К таким фактам следует бесспорно отнести эффект конденсации спектра широкополосного лазера при помещении внутрь его резонатора плотной резонансно поглощающей среды. После длительного периода попыток объяснить этот эффект особенностями конкретного эксперимента, стало ясно, что в основе его лежат какие-то весьма общие законы, не сводимые к элементарным процессам, описывающим взаимодействие излучения с одиночным атомом /1/.
Данный- труд- я-е-ляется- продолжением, и развитием целого
4 направления, рассматривающего когерентно взаимодействующие излучение и плотное резонансно поглощающее вещество как единую систему с особыми законами. Возникающая в такой системе модуляция коэффициента связи между полем и поляризацией среды неизбежно приводит к параметрическим эффектам, вызывающим громадное эффективное уширение резонансной линии, усиление и перекачку энергии излучения в далекие крылья линии поглощения и самоорганизацию всей системы.
Основные цели и задачи: Данный труд продолжает цикл работ, ставящих своей целью объяснить эффект конденсации спектра как генерационную задачу, основным содержанием которой является когерентное взаимодействие мощного широкополосного излучения с резонансно поглощающей непросветленной средой охваченной обратной связью. В предварительных работах содержались наметки полуклассического описания такой системы и указание на то, что причиной эффективного увеличения добротности в районе линии поглощения является параметрическое усиление, возникающее вследствие модуляции разности заселенностей поглощающей среды /3/.
Первоначальной целью проводимых экспериментов было обнаружение усиления, возникающего в плотной среде при прохождении через нее мощного широкополосного пучка накачки, интенсивность которого была недостаточна для просветления среды. После обнаружения эффекта для объяснения обнаруженных особенностей была разработана простейшая аналитическая модель, описывающая основные характерные черты наблюдаемого явления. Так как точное аналитическое решение для реальных экспериментальных параметров не существует нами, были проделаны численные расчеты для импульса с конечной скоростью нарастания с учетом задержки усиленного пучка относительно пучка накачки.
Для того чтобы продемонстрировать большую общность процессов, возникающих при когерентном взаимодействии излучения с веществом, было исследовано поведение системы «резонансная среда + ОВФ-зеркало», по предварительным работам обладающая весьма необычными свойствами.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА: В ходе работы обнаружен и исследован эффект когерентного широкополосного усиления при модуляции разности заселенностей поглощающей среды внешним пучком накачки. Дано
подробное объяснение обнаруженного эффекта с позиций полуклассической теории. Для системы «резонансная среда - ОБФ-зеркало» обнаружено существование устойчивого состояния с постоянным липольным моментом. Общей чертой рассмотренных эффектов является огромное параметрическое уширение спектров излучения. Обращено внимание на то, что использсвание эффектов кооперативного самовоздействия света в плотной среде позволяет получать усиление и генерацию излучения далеко за пределами обычной линии поглоще ния и осуществлять модуляцию излучение в пико- и фемтосекундных диапазонах. Диалогичные эффекты ta связанных переходах по всей видимости дадут возможность получать усиление и генерацию излучения в коротковолновой области спектра.
Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладовались на Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (г. Ленинград, 1Э90 г.), 15-ой и 16-ій Международных конференциях по нелинейной и когерентной оптике "КИЮ" (г. С.-Петербург, 1995 :'., г. Москва, 1998 г.), российско-германском симпозиуме по физике ллзеров (г. Ленинград, 1995 г.), 1~ом и 2-ом Международных симпозиумах "Современные проблемы лазерной физики" (г. Новосибирск, 1995 у. 1997 гг.) и опубликованы в 14 печатных работах, из них - 7 в журналах и книгах, 7 - в сборниках тезисов докладов конференций и симпозиумов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, пяти глав и Заключения. Содержит Ш страницы текста и 32 риі.унка. Библиография 115 наименований.
