Реферат к вступительному экзамену в аспирантуру по специальности 05. 13. 18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ на тему: «Разработка численной модели распространения лазерного излучения в нелинейно-оптических средах»
|
Скачать 222.61 Kb.
|
Нестационарная нутация и затухание свободной поляризации.Нестационарная оптическая нутация впервые наблюдалась Тангом. Для эксперимента требовались оптические импульсы с достоточно крутым передним фронтом. Брюэр ии Шумейкер разработали технику импульсного штарковского переключения частоты, которая позволила наблюдать ряд нестационарных эффектов, в том числе нестационарную нутацию, с помощью лазеров непрерывного действия. Ширина спектральной линии лазера непрерывного действия намного меньше доплеровской ширины (или неоднородной ширины) перехода. Первоначально излучение лазера находится в резонансе с группой молекул внутри доплеровского контура. Резкое включение внешнего электрического поля сдвигает резонанс на другую группу молекул при условии, что штарковский сдвиг происходит в пределах доплеровского контура. Эта новая группа молекул начинает поглощать свет, что приводит к появлению вслед за включением поля нестационарной нутации. Конечно, такие же результаты можно получить при быстром изменении частоты лазера, а не резонанса вещества.Чтобы можно было наблюдать нестационарную нутацию с несколькими периодами колебаний прежде, чем она затухнет, нужно чтобы модель системы соответствовала определенным условиям.Оптическая нутация начинает проявляется при значениях амплитуды модуляции больше 1. Сначала рассмотрим графики без эффекта оптической нутации.Рис.3.2.1Зависимость интенсивности пучка I от времени t(а) и размера пятна от времени (б) при E0=10,Ω=0.78, ω1=1 Но ситуация резко меняется при возрастании амплитуды модуляции.Рис.3.2.2 Зависимость интенсивности пучка I от времени t(а) и размера пятна от времени (б) при E0=10,Ω=0.78, ω1=10 При более сильном поле этот эффект видно еще лучше. Рис.3.2.3 Зависимость интенсивности пучка I от времени t(а) и размера пятна от времени (б) при E0=10,Ω=0.78, ω1=20 Однако стоит отметить, что характер самого эффекта меняется при сильном насыщении. (Рис. 1г).Для более общего представления этого явления стоит рассмотреть графики интенсивности, и размера пятна при характерных параметры системы для насыщенностей E0=0.1 E0=5 E0=20.а бв гд еРис.3.2.4 Зависимость интенсивности пучка I от времени t и размера пятна от времени при ,Ω=0.5, ω1=10 при слабом поле E0=0.1(а-б), при среднем поле E0=5(в-г), при сильном поле E0=20(д-е), Из полученных графиков видно что эффект оптической нутации есть в обоих рассмотренных случаях, но характер самого явления сильно меняется. Стоит отметить что изменение характера эффекта является последствием проявления другого оптического эффекта рассматриваемой модели – нестационарности. Этот эффект будет более детально исследован в следующей главе.Процесс оптической нутации возникает с увеличением амплитуды частотной модуляции при каждом прохождении резонанса лазерной частотой и проявляется, как уже было сказано, даже в случае слабых полей и оптически тонкого слоя. В сильных полях и протяжённых средах на развитие этого процесса влияют эффекты резонансного самовоздействия лазерного пучка, в частности, эффекты наведённой линзы и наведённой диафрагмы. Влияние самофокусирующих свойств среды заключается в различном кратковременном воздействии при прохождении резонанса сверху вниз и снизу вверх, что проявляется в асимметрии зависимости интенсивности от частоты лазера при сдвиге от резонанса в сторону увеличения или уменьшения частот, а также в различной форме и амплитуде переходных осцилляций интенсивности и соответствующих изменений размера пятна . Описанный эффект можно использовать для получения дополнительной спектроскопической информации о свойствах среды. Для наблюдения затухания свободной поляризации удобнее всего использовать метод гетеродинирования, когда регистрируется сигнал биений когерентного переизлучения с падающей волной, имеющей несколько сдвинутую частоту. В таких экспериментах идеальной является техника штарковского переключения уровней, предложенная Брюэром и Шумейкером. Когда группа молекул, вначале находившаяся в резонансе с излучением непрерывного лазера, резко выводится из резонанса на величину δω, возникающее излучение свободной поляризации этих молекул можно смешать с излучением лазера и получить затухающий сигнал биений с частотой δω. Затухание свободной поляризации можно использовать как спектроскопический метод, обладающий очень высоким спектральным разрешением. Если сдвиг δω будет меньше неоднородной ширины, то переключение частоты должно одновременно вызвать процесс нестационарной нутации. Эффект затухания свободной поляризации проявляется при больших значениях ω1, при среднем и сильном поле. Вот как это выглядит на графиках:а бРис.3.2.5 Зависимость интенсивности пучка I от времени t(а) и размера пятна от времени (б) при E0=20,Ω=1, ω1=20 Таким образом, можно утверждать, что распространение модулированного лазерного сигнала в двухуровневой среде с насыщением поглощения и дисперсии сопровождается проявлениями двух типов воздействий: нестационарных когерентных эффектов типа затухания свободной поляризации или нестационарной оптической нутации [2], возникающими даже в оптически тонком слое при увеличении амплитуды модуляции до величин, в десятки раз превосходящих времена релаксации, и эффектов резонансного самовоздействия лазерного пучка, проявляющихся в сильных полях, способных изменять характеристики среды, и усиливающихся по мере распространения сигнала. С учётом этих эффектов можно корректировать распространение лазерного сигнала при оптическом зондировании различных сред, увеличивать длину проникновения излучения и получать дополнительную информацию о свойствах среды на основе спектров пропускания. |
Похожие:
 |
Официального оппонента д т. н. М. В. Якобовского на диссертацию Безгодова... «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» на соискание ученой степени кандидата технических наук |
|
Пояснительная записка программа вступительного экзамена подготовлена... Программа вступительного экзамена подготовлена для поступающих в аспирантуру по специальности «10. 01. 10 –журналистика». Цель настоящей... |
|
Вопросы к вступительному экзамену по специальности Происхождение религии и ее ранние формы (фетишизм, магия, тотемизм, анимизм, шаманизм) |
|
Перечень вопросов к вступительному экзамену по специальности 09. 00. 13 Философская антропология Основные этапы развития Философско-антропологического знания. Образ человека в античной философии |
 |
Разработка численного метода и программного кода для решения трехмерных... М. Численные методы. М.: Наука, 1987; Пейре Р., Тейлор Т. Д. Вычислительные методы в задачах механики жидкости. Л.: Гидрометеоиздат,... |
|
Главы задач. В этой главе описываются предлагаемые модели и методы... «Построение тестовых программ для проверки подсистем управления памяти микропроцессоров» |
|
Исследование люминесцентных свойств катодолюминофоров и их соответствия теоретической модели Несмотря на то, что в настоящее время широкоиспользуемыми источниками излучения являются диодные и газоразрядные лампы, непрерывно... |
|
Доклад на тему: Тема: «Математическое программирование» Математическое программирование – это раздел математики, занимающийся разработкой методов отыскания экстремальных значений функции,... |
|
Правила приема в аспирантуру Ленинградского государственного университета имени А. С. Пушкина В аспирантуру по данной специальности абитуриенты могут быть зачислены в следующих заведениях |
|
Программа вступительного экзамена в аспирантуру по специальности 19. 00. 01 От экзаменующегося требуется знание материалов, включенных в данные разделы, а также умение кратко изложить содержание работы, представленной... |