Введение к работе
Актуальность теш. Развитие динамической голографии открыло новые возможности для управления пространственно-временной структурой лазерного излучения. Прогресс в этой области позволил, в частности, реализовать новий механизм усиления когерентного излучения, основанный на перекачке энергии при вырожденном четырехволновом смешении на светоиндуцированных динамических решетках, сформулировать целый ряд новых принципов оптической обработки информации.
Одно из важнейших применений методы динамической голографии нашли в такой области, как обращение волнового фронта (ОВФ) излучения. Эта проблема вызвана существованием актуальных практических задач авто-Фокусировки излучения, передачи информации через неоднородные среды, уменьшения расходимости лазерного излучения и др. В средней инфракрасной (ПК) области спектра единственным результативным методом Фазового сопряжения является ОВФ при четырехволновом смешении (ЧВС) излучения [1,2]. Используемая в этом случае кубичная нелинейность среды обычно достигает значительной величины только для резонансных механизмов нелинейности. В токе время, лазерное излучение среднего ИК диапазона, как правило, обладает сложным и нестабильным спектральным составом.
В связи с этим актуальной является задача поиска и исследования сред с иерезснансной нелинейностью, позволяющих реализовывать эффективное ОВФ квазьнепрерывного изучения. Важной задачей является такие разработка.методов и схем ОВФ излучения, расширяющих область применения техники Фазового сопряжения на средний ИК диапазон спектра.
Цель работы. Исследование возможностей использования термоиндуци- . рованных механизмов нелинейности гетерогенныых сред для реализации ЧВС излучения.средней ИК области спектра. Двухкомпонентные гетеро-генныые среды, имеющие высокие значения параметра эффективной кубичной нелинейности, характеризуются, однако, значительным светорассеянием и-инерционностью отклика. Задача состояла в изучении этих %д других факторов, ограничивающих эффективность отражения, динамический диапазон и быстродействие ОВФ-ЧВС зеркал на основе таких сред.
Исследование.ОВФ ИК излучения в средах с термоиндуцированным фазовым переходок полупроводник -металл (ФППМ) также имело своей целью
,з '...
определение предельных характеристик нелинейного отражения, изучение возможностей их оптимизации, в том числе за счет использования различных методов - ОВФ поверхностью (ОВФ-П) среды и ОВФ при ЧВС по-верхнослшх поляритонов. В задачу входило исследование самэЕоздейс-тш:д опорных волн, ограничивающего эффективность ОВФ при ЧБС квазинепрерывного излучения.
Научиш ношша работа заключается в следующем:
определены основные характеристики 013Ф-ЧВС зеркал на основе двух-компонеитньс: сред с терммшдуцярованной нелинейностью: эффективность отражения, быстродействие, динамический диапазон; установлена их взаимосвязь и зависимость от термодинамических параметре а среды:
впервые предложено и экспериментально реализовано ЧВС излучения С0г-лазера в гетерогенной среде с тегчюкапиллярной нелинейностью;
экспериментально получено нолкней'.ое отражение с усилением ИК излучения в двуокиси ванадия в окрестности ФППМ, исследована связь параметров нелинейной среды с характеристиками ОБФ зеркала;
показано, что под действием интенсивного ИК излучения в слое среды с ФПГШ могут -возникать термоиндуцированные структура в виде пространственной модуляции диэлектрической проницаемости среды; определена условия, при которых коэффициент нелинейного отражения при ОБФ-П растет в режиме" с обострением;
арйддожно использовать среды с териоиндуцированным ФППМ для дсетшнш эффемявного ОВФ при ЧВС поверхностных полярн-то;м8. рассмотрены эффекты самовоздействия поверхностных
здс:сгі змагаитных волн з таких средах.
Практическая; цетюгть связана- с актуальными проблемами динамической голографии, в том числе с задачей ОВФ квазинепрерывного излучения среднего ИК диапазона спектра. Первоочередной здесь является задача поиска сред, обладающих большой величиной нерезонансной нелинейности Ш. Исследование основных параметров ОВФ-ЧВС зеркал - эффективности, отражения, динамического диапазона, быстродействия - необходимо для успешного их использования в решении практических зада1 управления параметрами лазерного излучения. Разработка и исследование различных схем и методов ОВФ излучения средней ИК области спектра представляет особый интерес, поскольку здесь пока существуем единственный резуьтативный метод - ОВФ при ЧВС излучения 12].
Апробация работы. Основное результату диссертационной работы опубликованы в работах [1-8] и докладывалась на:
П Всесоюзной конференции "С5раще;шз воскового Фронта а нелинейных средах" (г. Минск. 1989);
V Всесоюзном семинаре "Фотофизика поверхности" (г. Ленинград. 1989);
VE1 Всесоюзной конференции но взаимодействию оптического излучения с веществом (г. Ленинград. 1990);
X Международной Вавиловской конференции по нелинейной оптике (г. Новосибирск. 1990).
Структура » объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.
Общий объем работы составляет 142 страницы, включая 28 рисунков и библиографию из 168 найменований.
1. Термоиндуцированные механизмы нелинейности двухконпонер^ых сред обеспечивают высокую эффективность ЧВС квазлнопЪернзного ИК излучения. Динамический диапазон, быстродействие и эффективность ОВФ-ЧВС зеркала являются взаимосвязанными характеристиками и определяются термодинамическими параметрами среды.
' 2. Среды с термоиндуцированньи ФППМ перспективны с точки зрения реализации эффективного нелинейного взаимодействия излучения среднего Ж-диапазона в схеме ОВФ-П. Характеристики ОВФ зеркал на основе таких сред могут изменяться в широких пределах в зависимости от технологических условий получения образцов.
3. Использование ЧЗС поверхностных поляритонов в средах с ФППМ позволяет значительно увеличить эффективность взаимодействия излучения (по сравнению со случаем объемных волн) и добиться угловой селективности нелинейного отраяения.
