Автореферат (1105125)

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

Текст из файла

На правах рукописиПотравкин Николай НиколаевичФормирование и распространение неоднородно эллиптическиполяризованных импульсов в средах с кубической нелинейностьюСпециальность 01.04.21 – лазерная физикаАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2015Работа выполнена в Международном лазерном центре Московского государственногоуниверситета имени М.В. Ломоносова».Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Макаров Владимир Анатольевич,МосковскийгосударственныйуниверситетМ.В.

ЛомоносоваимениОфициальные оппоненты: доктор физико-математических наук,ведущийнаучныйсотрудникКарташовЯрославВячеславович,Федеральное государственное бюджетное учреждениенауки Институт спектроскопии Российской академии наукдоктор физико-математических наук,профессор Козлов Сергей Аркадьевич,Федеральное государственное автономное образовательноеучреждение высшего образования Санкт-Петербургскийнациональныйисследовательскийуниверситетинформационных технологий, механики и оптикиФедеральное государственное бюджетное учреждениенауки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российскойакадемии наукВедущая организацияЗащита состоится « »2015 года в 15 час.

00 мин. на заседании диссертационногосовета Д.501.001.31 при Московском государственном университете имениМ.В. Ломоносова» по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, д. 1, стр. 62«Корпус нелинейной оптики», аудитория имени С.А. Ахманова.С текстом диссертации можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотекиМГУ имени М.В. Ломоносова (Ломоносовский пр-т, д.27) и на сайте физическогофакультета МГУ имени М.В.

Ломоносоваhttp://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-31/.Автореферат разослан «»2015Ученый секретарьдиссертационного совета Д.501.001.31кандидат физико-математических наукА.А. КоновкоОбщая характеристика работы.Актуальность темы. Развитие методов генерации и контроля короткихлазерных импульсов позволило сократить их длительность до несколькихпериодов колебаний электрического поля. Специфику и эффективностьвзаимодействия этих импульсов с веществом часто определяет состояние ихполяризации (например, в случае мультифотонной ионизации, генерациигармоник высокого порядка, в задачах когерентной спектроскопии иконтроля состояния отдельных молекул и атомов).

Наличие дополнительныхстепеней свободы по сравнению с линейно поляризованным излучениемоткрывает возможности использования эллиптически поляризованныхимпульсовдляпередачиинформации.Благодаряреализациисбалансированного влияния частотной дисперсии и кубическойнелинейности среды происходит формирование устойчивых волновыхпакетов, распространяющихся без существенного изменения своей формы набольшие расстояния.Теоретическое исследование самовоздействия коротких лазерныхимпульсов обычно проводится в приближении неизменности состояния ихлинейной поляризации. Это связано не только с тем, что в экспериментелинейно поляризованные импульсы с заданными характеристиками получитьлегче, но и со значительной трудностью описания распространенияэллиптически поляризованных импульсов в нелинейных средах из-за какминимум двукратного увеличения числа нелинейных уравнений и недостаткаинформации о тензорных характеристиках вещества.

Например,впечатляющие методы исследования систем уравнений в частныхпроизводных лишь в отдельных редких случаях позволяют найтианалитические решения двух связанных нелинейных уравнений Шредингерадля огибающих ортогонально поляризованных компонент электрическогополя, описывающих, в частности, распространение коротких световыхимпульсов в двулучепреломляющих волоконных световодах или внелинейных оптически активных безынерционных средах во второмприближении теории дисперсии. Несомненно, более трудной задачейявляется анализ распространения эллиптически поляризованных короткихимпульсов в средах с сильной нелокальностью нелинейного оптическогоотклика, когда становится невозможно ограничиться учетом тольколинейного по параметру пространственной дисперсии вклада в нелинейнуюполяризацию среды.Поляризационные эффекты при самовоздействии коротких лазерныхимпульсов в средах с релаксационной кубической нелинейностьюпрактически не изучены.

Использование импульсов с разной эллиптическойполяризацией позволяет получить существенно больше спектроскопическойинформации о нелинейной среде по сравнению с применением линейно илициркулярно поляризованного излучения. Анализ динамики распространенияэллиптически поляризованного импульса также актуален с точки зренияразвития нелинейной оптики микроструктурированных волокон, в полуюсердцевину которых могут вводиться газы или оптически активныежидкости.Прогресс последнего десятилетия в изготовлении метаматериаловпозволилсоздатьискусственноструктурированныесреды,демонстрирующие гигантскую линейную и нелинейную оптическуюактивность, проявляющуюся в существенном различии показателейпреломления, а также коэффициентов отражения и пропускания циркулярнополяризованных импульсов с противоположным направлением вращениявектора напряженности электрического поля в широком диапазоне частот.Это позволяет разрабатывать компактные оптические устройства дляполучения привлекательного для различных приложений циркулярнополяризованного света, т.к.

традиционные способы, основанные наиспользовании пластинки толщиной в четверть длины волны илихолестерического жидкого кристалла с шагом спиральной структуры, малоотличающимся от длины распространяющегося излучения, становятсянеприемлемыми из-за широкого спектра сверхкоротких лазерных импульсов.В связи с этим становится актуальным исследование особенностейвзаимодействияэллиптическиполяризованныхимпульсовсметаматериалами, основанное на численном решении системы уравненийМаксвелла, представляющем достаточно сложную задачу из-за объемавычислений и трудности интерпретации найденных пространственновременных зависимостей декартовых компонент электрического имагнитного полей. Ее возможное упрощение связано с переходом кодномерной однородной среде, характеризующейся нелокальнымиматериальными уравнениями, записанными без применения широкоиспользуемого приближения малости параметра пространственнойдисперсии.Целью работы является:1.

Анализ механизмов формирования эллиптически поляризованныхуединенных и кноидальных волн в изотропных гиротропных средах,обладающих частотной дисперсией и пространственной дисперсиейнелинейно-оптического отклика и исследование возможности получениядополнительной спектроскопической информации на основе измерения ихполяризационных характеристик.2. Построение классической модели нелинейной среды, обладающейчастотной дисперсией и нелокальностью нелинейного оптического отклика,позволяющей записать материальные уравнения без широко используемоготребования малости параметра пространственной дисперсии и ее применениедля описания распространения эллиптически поляризованных импульсовдлительностью в несколько периодов колебаний электрического поля в такихсредах.3.Выявлениеособенностейвзаимодействиясверхкороткихэллиптически поляризованных импульсов с нелинейными хиральнымиметаматериалами, состоящими из периодически расположенных в видедвухмерной решетки трехмерных спиралей.Научная новизна работы1.

Найдены новые частные аналитические решения неинтегрируемойсистемы из двух нелинейных уравнений Шредингера, описывающих, вчастности, динамику распространения коротких световых импульсов вдвулучепреломляющих волоконных световодах или нелинейных оптическиактивных средах, в предположении линейной связи между интенсивностямициркулярно поляризованных компонент распространяющейся волны.Определены области существования этих решений, среди которых два новыхсемейства эллиптически поляризованных кноидальных волн.2.

Впервые показано, что в случае сред с безынерционной кубическойнелинейностью специальный выбор формы падающего импульса приводит кформированию эллиптически поляризованной уединенной волны и еедальнейшему распространению на достаточно большие расстояния, дажеесли полуширина падающего на среду импульса меньше периода колебанийэлектрического поля.3. Предложена модель нелинейной среды, обладающей частотнойдисперсией и нелокальностью оптического отклика, позволившая впервыезаписать материальные уравнения без широко используемого требованиямалости параметра пространственной дисперсии и исследовать динамикураспространения в ней эллиптически поляризованных импульсовдлительностью в несколько периодов колебаний электрического поля спомощью численного решения системы уравнений Максвелла.4.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации