Microsoft Word doc



Download 29,1 Mb.
Pdf ko'rish
bet27/67
Sana26.02.2022
Hajmi29,1 Mb.
#470153
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   67
Bog'liq
tsaplin fotonika i optoinformatika vvedenie v specialnost

7.2. 
Вынужденное
 
рассеяние
 
света
 
Случайные
изменения
плотности
среды

обусловленные
тепловыми
движениями
молекул
(
тепловые
акустические
волны
), 
рассеивают
световую
волну
и
модулируют
ее
по
частоте

при
этом
возникают
сателлиты
с
частотами

равными
сумме
и
разно
-
сти
частот
световой
волны
и
тепловых
акустических
колебаний

При
увеличении
интенсивности
падающего
излучения
выше
порогового
значения
происходит
следующее

Под
дейст
-
вием
электрического
тока
из
-
за
явления
электрострикции
возни
-
кают
импульсы
избыточного
давления

достигающие
в
поле
ла
-


128 
зерного
луча
десятков
тысяч
атмосфер

Возникает
акустическая
волна
давления
(
гиперзвук
, 10
10
Гц
), 
изменяющая
показатель
преломления
по
закону
бегущей
волны

Эти
изменения
показа
-
теля
преломления
образуют
в
среде
периодическую
решетку

на
которой
и
происходит
рассеяние
световой
волны

При
этом
ин
-
тенсивность
сателлитов
становится
сравнимой
с
интенсивно
-
стью
падающей
волны

а
количество
их
возрастает

Описанный
эффект
называется
вынужденным
рассеянием
Мандельштама

Бриллюэна

Спонтанное
рассеяние
света
на
тепловых
акустиче
-
ских
волнах
было
рассмотрено
Бриллюэном
еще
в
1922 
году
. (
Од
-
новременно
с
Бриллюэном
и
независимо
от
него
рассеяние
света
в
твердых
телах
теоретически
исследовал
Л
.
И

Мандельштам
.) 
Вынужденное
рассеяние

когда
акустическая
волна

рассеивающая
свет

сама
возбуждается
этим
светом

было
открыто
в
1964 
г

При
достаточно
больших
интенсивностях
падающего
излу
-
чения
нелинейная
среда
может
стать
генератором
звука
со
свето
-
вой
накачкой

С
помощью
лазеров
удается
возбуждать
мощные
(
до
10 
кВт

гиперзвуковые
колебания
во
многих
жидкостях
и
твердых
телах

При
рассеянии
интенсивного
лазерного
излучения
в
жид
-
костях
и
кристаллах

помимо
описанных
выше
боковых
спек
-
тральных
компонент

обнаруживаются
компоненты
с
частотами

в
точности
кратными
частоте
падающего
излучения
(
двукрат
-
ными

трехкратными
и
т
.
д
.), 
называемые
оптическими
 
гармони
-
ками

В
некоторых
кристаллах
эти
гармоники
могут
составлять
до
50 % 
рассеянного
излучения

Например

если
направить
красное
излучение
рубинового
лазера
(0,69 
мкм

на
кристалл
дигидрофосфата
калия

то
на
выходе
можно
получить
невиди
-
мое
ультрафиолетовое
излучение
(0,345 
мкм
). 
7.3. 
Самофокусировка
 
Известно

что
первоначально
параллельный
пучок
света
по
мере
распространения
в
среде
расплывается
за
счет
дифракцион
-
ных
явлений

Это
справедливо
при
малых
интенсивностях
света



129 
пока
еще
среда
остается
линейной

С
увеличением
мощности
све
-
тового
пучка
его
расходимость
начинает
уменьшаться

При
неко
-
торой
критической
мощности
пучок
может
распространяться

вообще
не
испытывая
расходимости
(
режим
самоканализации
). 
При
мощности

превышающей
критическую
мощность

пучок
излучения
скачком
сжимается
к
оси
и
сходится
в
точку
на
неко
-
тором
расстоянии
от
места
входа

Происходит
процесс
самофо
-
кусировки

Физические
причины
этого
эффекта
заключаются
в
изме
-
нении
показателя
преломления
среды
в
сильном
световом
поле

Среда
в
зоне
пучка
становится
оптически
неоднородной

пока
-
затель
преломления
среды
определяется
теперь
распределением
интенсивности
световой
волны

Это
приводит
к
явлению
нели
-
нейной
 
рефракции

т
.
е

периферийные
лучи
пучка
отклоняются
к
его
оси
в
зону
с
большей
оптической
плотностью

Таким
обра
-
зом

нелинейная
рефракция
начинает
конкурировать
с
дифрак
-
ционной
расходимостью

При
взаимной
компенсации
этих
про
-
цессов
и
наступает
самоканализация

переходящая
в
самофоку
-
сировку
при
превышении
критической
мощности
пучка

Процесс
самофокусировки
выделяется
среди
прочих
нелиней
-
ных
эффектов
тем

что
он
обладает
«
лавинным
» 
характером

Действительно

даже
малое
увеличение
интенсивности
в
неко
-
тором
участке
светового
пучка
приводит
к
концентрации
лучей
в
этой
области

а
следовательно

и
к
дополнительному
возраста
-
нию
интенсивности

Отметим

что
критические
мощности
самофокусировки
от
-
носительно
невелики
(
для
нитробензола
– 25 
кВт

для
некоторых
сортов
оптического
стекла
– 1 
Вт
), 
что
создает
реальные
предпо
-
сылки
использования
описанного
эффекта
для
передачи
энергии
на
значительные
расстояния

Самофокусировка
– 
это
явление
сжатия
апертурно
-
ограни
-
ченного
пучка
света
в
кубичной
нелинейной
среде

которое
сопро
-
вождается
увеличением
плотности
мощности
излучения
в
попе
-
речном
сечении
распространяющегося
излучения
и
образованием
нитевидных
волноводных
каналов
в
такой
среде



130 
Для
кубичной
(
χ
= 0, 
θ≠
0) 
нелинейной
среды
характерна
следующая
зависимость
мгновенного
показателя
преломления
n(t
от
напряженности
E(t
электрического
поля
распростра
-
няющейся
волны

( )
( )
2
0
2
.
n t
n
n E t
=
+
(7.10) 
Распределение
мощности
излучения
в
поперечном
сече
-
нии
светового
пучка
приблизительно
соответствует
функции
с
максимумом
ее
значения
в
центре
пучка

При
превышении
по
-
рогового
значения
мощности
показатель
преломления
нелиней
-
ной
среды
в
центре
пучка
возрастает

а
к
периферии
пучка
плав
-
но
уменьшается

Рис
. 7.4. 
Преобразование
световой
волны
в
сходящуюся
при
самофокусировке
В
результате
среда
рас
-
пространения
становится
по
-
добной
положительной
гра
-
диентной
линзе
и
преобразует
изначально
плоский
волновой
фронт
световой
волны
в
схо
-
дящийся
(
рис
. 7.4). 
Явление
самофокуси
-
ровки
вследствие
чрезвычай
-
но
высокой
плотности
мощ

ности
излучения
в
канале
распространения
нередко
сопровож
-
дается
необратимыми
явлениями
– 
оптическим
пробоем
среды
либо
интенсивным
поглощением
или
рассеянием
света
на
де
-
фектах
структуры
и
инородных
примесях

7.4. 
Нелинейные
 
эффекты
 
в
 
волоконных
 
световодах
 
Возникновение
нелинейных
эффектов
в
оптических
волокон
-
ных
световодах
связано
с
индуцированной
поляризацией

элек
-
трических
диполей

которая
уже
не
является
линейной

а
удовле
-
творяет
более
общему
соотношению


131 
(
)
1
2
2
0
ε χ
χ
χ
...
P
E
EE
EEE
=
+
+
+
,
(7.11) 
где
ε

– 
диэлектрическая
проницаемость
вакуума

χ
j
 (j = 1, 2, ...) – 
восприимчивость
j-
го
порядка

Главный
вклад
в

вносит
ли
-
нейная
восприимчивость
χ
1

она
определяет
показатель
прелом
-
ления
n
С
восприимчивостью
второго
порядка
χ
2
связаны
такие
эффекты

как
генерация
второй
гармоники
и
генерация
суммар
-
ной
частоты

Однако
эта
восприимчивость
ненулевая
только
для
сред

в
которых
на
молекулярном
уровне
отсутствует
симметрия
инверсии

Поскольку
в
кварцевых
стеклах
молекула
SiO
2
обла
-
дает
центром
симметрии

χ
2
= 0. 
Поэтому
в
оптических
светово
-
дах
не
могут
иметь
место
эффекты
второго
порядка

Тем
не
ме
-
нее

слабые
нелинейные
эффекты
второго
порядка
могут
возни
-
кать
из
-
за
примесей
внутри
сердцевины

Если
на
ранней
стадии
развития
волоконно
-
оптических
линий
связи
(
ВОЛС

единственными
проблемами
являлись
по
-
гонные
оптические
потери
и
волоконно
-
оптическая
дисперсия

то
сейчас
на
первое
место
стали
выходить
проблемы

связанные
с
нелинейными
эффектами

особенно
остро
проявляющимися
при
передаче
высокоскоростной
цифровой
информации

В
современной
технике
ВОЛС
известно
несколько
механиз
-
мов
нелинейности

возникающей
в
оптоволокне

Наибольший
вклад
в
искажение
передаваемой
информации
вносит
изменение
показателя
преломления
материала
световода
в
зависимости
от
оптической
мощности
пропускаемого
сигнала
(
рис
. 7.5). 
Зависимость
показателя
преломления
от
интенсивности
приводит
к
множеству
нелинейных
эффектов

Два
наиболее
ши
-
роко
изученных
нелинейных
эффекта

фазовая
 
самомодуляция
и
фазовая
 
кросс
-
модуляция

Фазовая
самомодуляция
обусловлена
самонаведенным
на
-
бегом
фазы

который
оптическое
поле
приобретает
при
распро
-
странении
в
волоконном
световоде



132 
Рис
. 7.5. 
Зависимость
показателя
преломления
кварца
от
оптической
мощности
излучения
Фазовая
кросс
-
модуляция
обусловлена
нелинейным
набе
-
гом
фазы
оптического
поля

который
наведен
другим
полем
на
другой
длине
волны

распространяющимся
совместно

Другой
класс
нелинейных
эффектов
вызван
вынужденным
неупругим
рассеянием

при
котором
оптическое
поле
передает
Download 29,1 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   23   24   25   26   27   28   29   30   ...   67




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish