Диссертация (1104782), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

С увеличениемцентральной длины волны излучения  0 от 1200 до 2100 нм спектр СК становится существеннонемонотонным и формируется антистоксовое крыло в виде изолированного максимума ввидимой области длин волн (рис.4.11,4.12). При этом спектральная полоса антистоксовогокрыласужается,аинтенсивностьспектральных компонентувеличивается,достигаяe 5 · S ( 0 ) .Длина волны коротковолновой отсечки антистоксовых компонент спектра  minуменьшается и антистоксовый сдвиг  as   0   min этих компонент от центральной длиныволны возрастает с увеличением порядка многофотонности К процесса генерации лазернойплазмы.Уменьшение ширины антистоксового крыла и сдвиг его в синюю область спектра приувеличении центральной длины волны  0 отражены и на экспериментальных фотографияхизображений конической эмиссии СК, которые приведены слева на рис.

4.11. Видно, что дляизлучения при  0 = 1300 нм в конической эмиссии присутствуют непрерывные радужныекольца от красного до зеленого, тогда как при  0  1900 нм в ней видны только зеленые кольца,а при  0 = 2100 нм - синие (рис. 4.11).В продолжение наших работ установленные выше закономерности формированияизолированного максимума в высокочастотной области спектра суперконтинуума прифиламентации в условиях аномальной ДГС экспериментально подтверждены в последующихпубликациях зарубежных групп [182,183] в различных прозрачных конденсированныхдиэлектрических средах.80Рис. 4.12.

Спектр суперконтинуума при филаментации импульсов на длинах волн от 1200 до 2100 нм.Непрерывные линии — экспериментально зарегистрированные спектры в ИК и видимом диапазонах,пунктирные линии — численное моделирование. S0 - нормировочная константа.814.2.4 ФИЗИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯИЗОЛИРОВАННОГОАНТИСТОКСОВАКРЫЛАСУПЕРКОНТИНУУМА:ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ФАКТОРКак следует из анализа формирования спектра суперконтинуума, выполненного в §4.2.3,изолированное антистоксовое крыло образуется при конечной протяженности излучающейобласти филамента. Поскольку излучение СК является когерентным [21], то интерференциясветового поля от протяженной излучающей области существенно влияет на частотно угловойспектр СК.

Согласно интерференционной модели [179], рассчитан частотный спектр излученияSint erf () (2.44). Сдвиг фазы  (, ) для излучения суперконтинуума на длине волны  ,который излучает источник под углом  , рассчитан по формуле (2.40). В выражении (2.40)материальную дисперсию среды воспроизводят групповая скорость vg () и показательпреломления n () , зависимости которых от длины волны  вычисляются в соответствии сформулой Селмейера. В предположении, что спектр широкополосного точечного источника СКявляется равномерным  0 (, ) = const и не зависит от  0 , можно аналитически рассчитатьинтерференционный фактор Finterf ()  Sinterf () 0 ( , )1, который качественно отражает рольинтерференции в формировании спектра СК.

Анализ изменения функциональной зависимостикомпонент СК от длины волны  в интерференционном факторе Finterf () при увеличениипротяженности излучающей области позволяет дать физическую интерпретацию образованияизолированного антистоксового крыла в СК. Условие интерференционного максимума вспектре (2.36) подобно условию фазового синхронизма для трехволнового смешения [168].Однако интерференционная модель (см. п. 2.5) позволяет определить частотно-угловой спектрраспределенияинтенсивности,неограничиваясьопределениемугловогоположенияинтерференционных максимумов нулевого порядка.На Рис.4.13 представлено изменение интерференционного фактора Finterf (, l ) дляизлучения на длинах волн 1300 нм (а) и 1900 нм (б) с увеличением протяженности lизлучающей области.

Интерференционный фактор для излучения на длине волны λ0 =1300 нмприобретает модуляцию в длинноволновой области спектра (   2500 нм), проявляющуюсяболее ярко при увеличении протяженности l «излучающей» области. Для излучения сцентральной длиной волны  0 =1900 нм при протяженности излучающей области около 1 ммформируется интерференционный минимум в полосе от 700 нм до 1400 нм, отделяющийширокий глобальный максимум спектральных компонент на центральной длине волны  0 и82узкое антистоксовое крыло с максимумом в видимой области спектра СК   500 нм.

Придальнейшем увеличении протяженности излучающей области l интерференционный минимумстановится шире, тогда как узкий максимум в антистоксовой области спектра не изменяет нисвоей ширины, ни спектрального состава и становится еще контрастнее.Рис. 4.13. ТоновыеизображениятрансформацииинтерференционногофактораFinterf (, l )увеличении протяженности излучающей области l для излучения на центральной длине волныпри0  1300нм (а) и 1900 нм (б). S0 - нормировочная константа.Так, для излучающей области протяженностью l = 1 мм в филаменте 1800-нм импульсаvisна рис.

4.14 приведены экспериментальные Sexp() и Sirexp () и численный Scomp () спектрысуперконтинуума вместе с интерференционным фактором Finterf (, l  1мм) . Видно хорошееvisсоответствие между численным Scomp () и экспериментально зарегистрированными Sexp( ) ,Sirexp () спектрами и областями конструктивной интерференции Finterf (, l  1мм) , полученнымианалитически.83Рис. 4.14. Спектр суперконтинуума при импульсов на длине волны 1800 нм при протяженности излучающейобласти 1 мм. Непрерывные линии — экспериментально зарегистрированные спектры в ИК и видимомдиапазонах, пунктирная линия — численное моделирование, точка-тире — интерференционный фактор.

S0 нормировочная константа.Дляпредставленияобщейкартиныформированиявысокочастотногокрыласуперконтинуума рассмотрим интерференционный фактор Finterf (, l  1мм) , рассчитанный прифиламентации импульсов с центральными длинами волн в диапазоне  0  1200  2300 нм .Зафиксируемдлинуизлучающейобластиl = 1 мм.ИнтерференционныйфакторFinterf ( 0 , , l  1мм) , рассчитанный при изменении центральной длины волны падающегоизлучения  0 , дает представление о влиянии интерференции в формировании СК приразличной дисперсии групповой скорости.

Из рассчитанного набора интерференционныхфакторовполучена"спектральнаякарта"интерференционногофактораFinterf ( 0 , , l  1мм)  Finterf ( 0 , ) на плоскости (центральная длина волны  0 - спектральныекомпоненты суперконтинуума  ). На рис. 4.15 спектральная карта интерференционногофактора Finterf ( 0 , ) для видимой области спектра (   350  1150 нм ), рассчитанного припротяженности излучающей области l, равной 1 мм для всех длин волн 0 , приведена всравнениисоэкспериментально.спектральнойВидно,чтокартойдлясуперконтинуумападающегоS visexp (0 ,  ) ,излучениясполученной0  1200 1500 нминтерференционный максимум является широким, простираясь от центральных длин волн довидимой области спектра (рис. 4.11 а). При увеличении 0 максимум сдвигается в синюю84областьспектравместесдлинойволныотсечкиинтерференционногомаксимумаантистоксовых компонент, его ширина уменьшается.

Например, при центральной длине волны0  1800 нм антистоксовое крыло СК лежит в полосе длин волн от 500 нм до 750 нм (см.штриховую линию на рис. 4.15 а), что близко к экспериментальному спектру в антистоксовойполосе, приведенному для сравнения на рис.4.14.Рис. 4.15 Интерференционный фактор Finterf (0 ,  ) (а) и экспериментальная спектральная картаантистоксовогокрылаСКvisSexp(0 ,  )(б)дляизлученияс центральнымидлинамиволн0  1200 2300 нм при протяженности излучающей области филамента l ~1мм. F0 _ 0 , S0 _ 0 нормировочные константы.Спектральная карта антистоксового крыла СК, полученная экспериментально прирегистрацииспектраSirexp ( 0 , )дляимпульсовсцентральнымидлинамиволн 0  1200  2300 нм при протяженности излучающей области филамента ~1мм (рис.

4.15 б),качественно совпадает со спектральной картой интерфенеционного фактора Finterf ( 0 , ) . Также, как и максимум в антистоксовой области спектра, полученный для интерференционногофактора, экспериментально зарегистрированное антистоксовое крыло СК смещаются в синююобласть при увеличении центральной длины волны падающего излучения.85Таким образом, рассчитанный по интерференционной модели факторкачественно совпадает со спектрамиScomp ( 0 )Finterf ( 0 )и Sirexp ( 0 ) , полученными численно иэкспериментально.

При этом существенно, что в интерференционном подходе спектр точечногоисточника СК предполагается равномерным во всей полосе длин волн независимо от порядкамногофотонности К , и влияние центральной длины волны импульса  0 учитывается только вдисперсионном набеге фазы спектральных компонент суперконтинуума различных длин волн . Таким образом, только интерференция широкополосного когерентного излучения СК,генерируемого движущимся источником в филаменте, определяет формирование в условияханомальной ДГС широкого минимума, отделяющего антистоксовое крыло от центральнойдлины волны излучения. Тогда как порядок многофотонности К , согласно анализу в п.4.2.1,определяет коротковолновую отсечку спектра СК. Заметим, что влияние многофотонностипроцесса генерации лазерной плазмы может быть учтено в интерференционной моделизаданием вида и ширины спектра  0 (, ) точечного источника.4.3 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕСпомощьючисленногомоделирования,экспериментальногоисследованияианалитического подхода показано, что формирование изолированного антистоксового крыласуперконтинуума в фемтосекундном импульсе на длине волны  0  1200  2100 нм вплавленом кварце является следствием особенностей филаментации в условиях аномальнойДГС.

Характеристики

Список файлов диссертации