Диссертация (1105126)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛомоносоваМеждународный лазерный центрНа правах рукописиПотравкин Николай НиколаевичФОРМИРОВАНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ НЕОДНОРОДНОЭЛЛИПТИЧЕСКИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ ИМПУЛЬСОВ В СРЕДАХ СКУБИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ.Специальность 01.04.21 – лазерная физикаДиссертацияна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Макаров В.А.Москва – 2015СодержаниеВведение ........................................................................................................................................ 4Глава 1.
Самовоздействие эллиптически поляризованных импульсов в среде счастотной дисперсией и пространственной дисперсией линейного и нелинейногооптического отклика в рамках метода медленно меняющихся амплитуд. Уединенныеи кноидальные волны…………………………………………………………………...……14§1.1. Распространение эллиптически поляризованных длинных импульсов, уединенных икноидальных волн в нелинейных изотропных средах – обзор литературы. .........................
14§1.2. Самовоздействие эллиптически поляризованных импульсов и формированиеуединенных волн в изотропной среде с частотной дисперсией и пространственнойдисперсией кубической нелинейности.. .................................................................................... 18§1.3. Распространениеэллиптическиполяризованныхимпульсоввизотропнойгиротропной среде с релаксационной кубической нелинейностью.. ..................................... 26§1.4.
Эллиптически поляризованные кноидальные волны и поляризационный «хаос» всредесчастотнойдисперсиейипространственнойдисперсиейкубическойнелинейности ............................................................................................................................... 30Основные результаты первой главы.... ...................................................................................... 40Глава 2. Самовоздействие эллиптически поляризованных импульсов длительностьюв несколько периодов колебаний электрического поля в изотропной нелинейнойсредесчастотнойдисперсией–нелинейнаяоптическаяактивностьиквазисолитонные режимы распространения.......................................................................
43§2.1. Динамика распространения сверхкоротких (несколько осцилляций электрическогополя) эллиптически поляризованных импульсов и уединенных волн в нелинейной среде счастотной и пространственной дисперсией – обзор литературы ........................................... 43§2.2. Модель линейного оптического отклика среды с частотной и пространственнойдисперсией и особенности распространения сверхкоротких эллиптически поляризованныхимпульсов – результаты численного анализа с использованием FDTD метода совспомогательным дифференциальным уравнением ................................................................ 48§2.3. Модель нелинейного отклика среды с частотной и пространственной дисперсией,алгоритмFDTDвычисленийиособенностисамовоздействияэллиптическиполяризованных импульсов длительностью в несколько осцилляций электрического поля.......................................................................................................................................................
582§2.4. Формирование сверхкоротких эллиптически поляризованных уединенных волн прираспространении эллиптически поляризованных импульсов специального вида визотропных средах с безынерционной и инерционной кубическими нелинейностями ...... 72Основные результаты второй главы .......................................................................................... 81Глава 3. Особенности взаимодействия сверхкоротких эллиптически поляризованныхимпульсов с метаматериалами, состоящими из периодически расположенных в видедвухмерной решетки трехмерных спиралей ........................................................................
84§3.1. Взаимодействиеэллиптическиполяризованногоизлучениясфотоннымиметаматериалами, состоящими из периодически расположенных в виде двухмернойрешетки хиральных трехмерных объектов. Обзор литературы.............................................. 84§3.2. Постановка задачи и особенности пространственной дискретизации уравненийМаксвелла. Численная дисперсия, анизотропия и устойчивость применяемой расчетнойсхемы ............................................................................................................................................
87§3.3. Особенностивзаимодействиясверхкороткихэллиптическиполяризованныхимпульсов с метаматериалом, состоящим из периодически расположенных в видедвумерной решетки трехмерных спиралей ............................................................................... 92Основные результаты третьей главы ....................................................................................... 103Основные результаты диссертации .....................................................................................................
106Литература ................................................................................................................................ 1083ВведениеАктуальность работы. Развитие методов генерации и контроля короткихлазерных импульсов позволило сократить их длительность до нескольких периодовколебаний электрического поля. Специфику и эффективность взаимодействия этихимпульсов с веществом часто определяет состояние их поляризации (например, в случаемультифотонной ионизации [1–3], генерации гармоник высокого порядка [4,5], в задачахкогерентной спектроскопии [6–8] и контроля состояния отдельных молекул и атомов [9–11]).Наличиедополнительныхстепенейсвободыпосравнениюслинейнополяризованным излучением открывает возможности использования эллиптическиполяризованныхимпульсовдляпередачиинформации.Благодаряреализациисбалансированного влияния частотной дисперсии и кубической нелинейности средыпроисходит формирование устойчивых волновых пакетов, распространяющихся безсущественного изменения своей формы на большие расстояния (см.
например [12–22]).Теоретическое исследование самовоздействия коротких лазерных импульсовобычно проводится в приближении неизменности состояния их линейной поляризации.Это связано не только с тем, что в эксперименте линейно поляризованные импульсы сзаданными характеристиками получить легче, но и со значительной трудностью описанияраспространения эллиптически поляризованных импульсов в нелинейных средах из-за какминимумдвукратногоувеличениячисланелинейныхуравненийинедостаткаинформации о тензорных характеристиках вещества.
Например, впечатляющие методыисследования систем уравнений в частных производных лишь в отдельных редкихслучаях позволяют найти аналитические решения двух связанных нелинейных уравненийШредингера для огибающих ортогонально поляризованных компонент электрическогополя, описывающих, в частности, распространение коротких световых импульсов вдвулучепреломляющих волоконных световодах или в нелинейных оптически активныхбезынерционных средах во втором приближении теории дисперсии [23–27]. Необычныесвойства найденных численно и аналитически ее отдельных частных решений,описывающих эллиптически поляризованные солитоны и уединенные волны [28–34],стимулируют дальнейшее исследование квазисолитонных режимов распространенияэллиптически поляризованных коротких импульсов.
Несомненно, более трудной задачейявляется анализ распространения таких импульсов в средах с сильной нелокальностьюнелинейного оптического отклика, когда становится невозможно ограничиться учетомтолько линейного по параметру пространственной дисперсии вклада в нелинейнуюполяризацию среды.4Поляризационные эффекты при самовоздействии коротких лазерных импульсов всредахс релаксационной кубической нелинейностью практически неизучены.Использование импульсов с разной эллиптической поляризацией позволяет получитьсущественно больше спектроскопической информации о нелинейной среде по сравнениюс применением линейно или циркулярно поляризованного излучения.
Анализ динамикираспространения эллиптически поляризованного импульса также актуален с точки зренияразвития нелинейной оптики микроструктурированных волокон, в полую сердцевинукоторых могут вводиться газы или оптически активные жидкости [35,36]. Селективнаяманипуляция ортогонально циркулярно поляризованными компонентами поляоптическихволокнахможетдостигаетсятакжезасчетихвособогомикроструктурирования [37,38].
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
