Введение к работе
Актуальность темы. Одним из интересных и важных свойств вынужденного рассеяния света (ВР) является эффект обращения волнового фронта пространственно-неоднородной накачки (ОВФ). Практическое использование ОВФ связано со свойством обращенной волны восстанавливать свою структуру при обратном проходе через неоднородную среду, вносящую фазовые искажения, что обусловливает широкое применение этого явлення в лазерной физике н адаптивной оптике. Это делает работы по изучению вынужденного рассеяния света весьма актуальными с точки зрения возможного получения эффекта ОВФ. В связи с быстрым расширением области практического применения ОВФ возникает потребность в разработке новых методов ОВФ, использующих новые нелинейные среды, изучении возможности применения новых видов рассеяния.
Большой интерес в этой связи представляет вынужденное резонансное рассеяние света (ВРР). Оно обусловлено модуляцией нассленностей энергетических уровней атомов и может наблюдаться при взаимодействии лазерного излучения с резонансными средами. Наиболее удобными нелинейными резонансными средами для изучения ВРР являются пары щелочных металлов. Они обладают узкими низко расположенными энергетическими уровнями, связанными сильными дипольными переходами. Высокая однородность паров, свойство полностью восстанавливать оптические характеристики после оптического пробоя благоприятствуют их использованию в качестве нелинейной резонансной среды для целей ОВФ. Применимость модели двухуровневой системы для описания взаимодействия атомов щелочного металла с лазерным полем дает сравнительно простую возможность сопоставления теоретических выводов с экспериментальными данными. Применение ВРР для целей ОВФ может быть достаточно перспективным ввиду сравнительно низкого порога его возбуждения.
Цель работы. Основной целью настоящей работы явилось обнаружение и экспериментальное исследование обратного, ВРР в
парах рубидия п получение па его основе ОВФ накачки. Ставилась также задача получения ОВФ при ВРР в режиме параметрической неустойчивости и при использовании петлевых схем с параметрической обратной связью.
Научная новизна работы.
-
Впервые получено обратное вынужденное резонансное рассеяние с малым частотным сдвигом при возбуждении паров Rb в смеси с тушащим буферным газом (N2) в условиях отстройки частоты накачки от резонансного перехода 52S,/2—52Р3'2 атома Rb на 20—50 см-1. .Рассеяние возникает при совпадении частоты модуляции населенностей атомных уровней с обратным временем релаксации на водимой полем решетки населенностей.
-
Впервые экспериментально наблюдалось ОВФ пространственно-неоднородной накачки при обратном ВРР.
-
Теоретически рассчитан коэффициент усиления ВРР. Показано, что получение высокого усиления возможно при добавлении к парам тушащего буферного газа. Произведен учет влияния диффузии атомов, доплеровского эффекта и спонтанного излучения атомов на усиление ВРР.
-
Экспериментально исследованы условия возбуждения ВРР с малым частотным сдвигом. Измерены величины частотного сдвига ВРР. Изучена зависимость направления частотного смещения линии ВРР от перестройки частоты лазерной накачки. Определены пороги возбуждения ВРР и условия его возбуждения в зависимости от концентрации паров. Показана возможность возникновения ВРР и при низком давлении буферного газа с резко отличными характеристиками.
-
Осуществлено возбуждение ВРР в петлевых схемах с параметрической обратной связью при малом насыщении среды.
-
Экспериментально исследован режим параметрической неустойчивости при ВРР в схеме со встречными пересекающимися пучками накачки. Обнаружена интерференция волн ВРР при сведении их на делительном зеркале.
-
Экспериментально показаны различия в поглощении слабого встречного пучка при вырожденном взаимодействии двух встречных волн в парах рубидия в условиях высокого насыщения среды при сохранении и нарушении их корреляции.
Практическая ценность.
Результаты работы могут найти практическое применение в случае низкопорогового ОВФ лазерных пучков при создании лазерных установок с ОВФ-зсркалами, ОВФ интерферометров и в ряде других устройств, где используется обращение волнового фронта.
На защиту выносятся следующие положення:
-
Наблюдение обратного ВРР с малым частотным сдвигом в парах рубидия и ОВФ пространственно-неоднородной накачки,
-
Теоретическая интерпретация явления п расчет порогов возбуждения ВРР.
-
Генерация обратного ВРР и режиме параметрической неустойчивости в схеме со встречными пересекающимися пучками накачки.
-
Возбуждение ВРР с ОВФ накачки с использованием петлевых схем и исследование их характеристик.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на II Всесоюзной конференции «ОВФ-89», Минск 1989 г. и на конференции Совета молодых ученых НИИЯФ ЛІГУ, Москва 1989 г.
Публикации. Основные результаты изложены в опубликованных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы, содержит 1Щ, страниц машинописного текста, 53 рисунка. Список литературы насчитывает 122 наименования.
