Лазерная физика и нелинейная оптика

Ater

Я тоже ботан и готов отвечать.

svetik5623190

Что такое лазерная физика?
Что такое нелинейная оптика?

Ater

Что такое лазерная физика — наука о лазерах, лазерном излучении и проч.
Нелинейная оптика изучает взаимодействия света (а также ИК, УФ, ТГц и рентген) со средой, при котором нарушается принцип суперпозиции полей. Если подумать, то он нарушается всегда, но в ряде случаев этим пренебрегают. Классическими нелинейно-оптическими эффекатми являются генерация гармоник и самофокусировка.

svetik5623190

А лазерное излучение это что?
Классическими нелинейно-оптическими эффекатми являются генерация гармоник и самофокусировка.
Можно поподробнее об этих эффектах?

Ater

А лазерное излучение это что?
Оптическое излучение, сгенеренное лазером, т.е. оптическим квантовым генератором.
Генерация гармоник. Например второй. Запускаем лареное излучение на частоте w в кристалл специальный. На выходе имеем излучение на частоте 2w. Более высокие гармоники тоже можно получать.
Самофокусировка. При распространении мощных (выше определенного порога, для воздуха он равен примерно 5 ГВт) лазерных импульсов в среде пучок не расходится, а наоборот сходится, схлопывается.

svetik5623190

Спасибо за ответы. Однако я ещё не унялся.
Генерация гармоник. Например второй. Запускаем лареное излучение на частоте w в кристалл специальный. На выходе имеем излучение на частоте 2w. Более высокие гармоники тоже можно получать.
А почему так происходит? Какой должен быть кристалл?
Самофокусировка. При распространении мощных (выше определенного порога, для воздуха он равен примерно 5 ГВт) лазерных импульсов в среде пучок не расходится, а наоборот сходится, схлопывается.
В чём соль эффекта? Почему он возникает?
Знаю, что достаточно мощное лазерное излечение ионизирует воздух, то есть там, где идёт луч, просто висит кусок плазмы. Как соотносятся между собой эти два порога - порог ионизации и порог самофокусировки?

vvasilevskiy

А почему так происходит? Какой должен быть кристалл?
Основное условие-это отсутствие центральной симметрии. Все, а дальше уже просто эффективность для разных веществ разная

nishevchenko

Что такое спектральный суперконтинуум? И что есть процесс его генерации?
оффтоп.. Вы случайно не из КНО?

Ater

Механизм генерации гармоник. Идея в следующем. Поляризация Р в сильном (но не очень) можно записать в виде
Р = х(1)*Е + х(2)*Е^2 + х(3)*Е^3 +...,
где х(i) — это хи греческая, восприимчивость i-го порядка, Е — электрическое поле. Тогда, запуская в такую среду электромагнитную волну на частоте w
Е(t) = E(0)cos(wt
мы получим поляризацию на частотах 2w, 3w и так далее. Соответсвенно, это поляризация и "переизлучится".
Природу кристаллов указал . Четные гармоники генерятся в кристаллах без симметрии, нечетные в любой среде, в том числе и в атмосферном воздухе.
Самофокусировка.
Показатель преломления в относительно сильном поле можно записать в виде
n(I) = n(0) + n(2)I,
где I — интенсивность излучения, пропорциональная E^2. n(0) пропорционален х(1 n(2) — х(3). Тогда при распространении ограниченного в пространстве пучка (у которого максимум на оси) в центре показатель преломления будет больше, чем на периферии. В результате этого в образуется самонаведенная линза и пучок схлопывается к оси. Очень много ранних (и поздних) исследований самофокусировки и связанных с ней явлений проведено отечественными учеными. В поздних имел честь поучаствовать и я.
Про порог ионизации и порог самофокусировки.
Строго говоря, это несвязанные вещи (на уровне веществ связь есть, но ее очень нетривиально объяснить, очень захочешь — попробую). Порог самофокусировки определяется мощностью излучения (т.е. интегралом интенсивности по сечению порог ионизации — интенсивностью.
Так называемое явление филаментации (я занимаюсь именно им в основном) состоит в том, что на начальном этапе самофокусировка "поднимает" инетнсивность излучения до порога образования плазмы, потом начинается дефокусировка, поглощение и прочие эффекты в самонаведенной лазерной плазме.
Про очень и не очень сильное поле. Разложения, типа представленных выше, действуют когда электрическое поле меньше внутриатомного. В настоящее время получение полей с полем выше внутриатомного (их называют сверхсильными) есть "плевая" задача. Получены и релятивистские эффекты колебаний электронов (и, кажется, ионов, но не уверен что много больше сверхсильных полей.

Ater

Что такое спектральный суперконтинуум? И что есть процесс его генерации?
Суперконтинуум — излучение в широкий спектр, который образовался при распространении импульса в нелинейной среде. Так при филаментации на длине волны 800 нм (спектральная ширина импульса — около 10 нм) в воздухе крылья суперконтинуума достигают 200 и 4500 нм.
Рассмотрим простейший механизм генерации суперконтинуума (или белого света) в среде с кубичной нелинейностью
n(I) = n(0) + n(2)I.
Пусть у нас интенсивность I зависит от времени. Тогда нелийный набег фазы пропорционален
dФ ~ n(2)Iz,
где z — длина распространения. Продифференцируем это выражение по времени и учтем, что частота есть производная фазы по времени, т.е. имеем
w = dФ/dt ~ n(2)zdI/dt.
Отсюда в частности имеем, что суперконтинуум растет с расстоянием.
Для более подробного ответа отсылаю к статье про суперконтинуум при филаментации с моим соавтороством, которая лежит в открытом доступе
http://www.iop.org/EJ/abstract/1367-2630/6/1/006
Могу и более подробно рассказать, если требуется.
оффтоп.. Вы случайно не из КНО?

Вовсе не случайно, а очень специально.

Jeton89

А можно ваш автограф?

m_gn

Расскажите, пожалуйста, как получают высшие гармоники (двухсотые, трехсотые и т.д. какова эффективность такого преобразования и для чего это используется.

Ater

Расскажите, пожалуйста, как получают высшие гармоники (двухсотые, трехсотые и т.д. какова эффективность такого преобразования и для чего это используется.
Очень высокие гармоники получают при ионизации и последующей рекомбинации атомов сильным полем. Это используется для:
- генерации рентгеновского излучения;
- генерации аттосекундных импульсов (1 ас = 1е-18 с).
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: