Пространственная и спектрально-временная эволюция сверхкоротких импульсов в волоконных световодах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

РГвОСКОЕвЯй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М. В .ЛОМОНОСОВА

И . НАУЧНО-ИССЛЕЛОВЛТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ - и !,ии им.Д.В.СКОБЕЛН!ННА

Из .'травах рукописи УДК 535.375 ♦ 821.373.7

АЛЕКСАНДРОВ Игорь Владимирович

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И СПЕКТРАЛЬНО-ВРЕМЕННАЯ ЭВОЛЮЦИЯ СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

(01.04.05 - оптика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертащш на соискзжр уч^нли степени доктора |[)изикп-мат?:м;г;;п;г"-'1г': наук

Москва [993

Работа выполнена в Государственном оптическом институте им.С.И.Вавилова

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук А.В.Амосов доктор физико-математических наук В.С.Либов доктор физико-математических наук В.Н.Серкин

Ведущая организация - Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе ■ Российской АН

Зашита состоится в ' ^ часов

на заседании Специализированного ученого совета МГУ им.М.В.Ломоносова (Д.053.05.80) по адресу:

119899.г.Москва. Воробьевы горы. НИИЯФ МГУ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИЯФ им.Л.В.Скобельцына.

Автореферат разослан

1993 Г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических наук

/Ш

и-А^ В. В. Ра дче н ко

щ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Цель диссертационной работы состоит в развитии нового научного направления - нелинейной^ колебательной спектроскопии жидконаполненных и стеклянных световодов.

Основными задачами проводимых автором исследований являются:

- установление основных закономерностей распространения сверхкоротких световых импульсов в световодах с различным типом нелинейности и корреляций меж.лу типом нелинейности и пространственными, временными и спектральными параметрами световых импульсов' в световодах

- развитие новых методов экспериментальной проверки релаксационных теорий .для молекул в жидкой фазе и структурных моделей микродефектов в стеклах

- разработка на основе фундаментальных исследований новых методов определения спектроскопических констант жидких сред и стекол.

Актуальность темы обусловлена необходимостью развития принципиально новых экспериментальных методов исследования условий

конкуренции различных нелинейно-оптических эффектов в волоконных световодах (ВС) с жидкой и стеклянной сердцевиной, а также существованием взаимоисключающих моделей колебательной релаксации молекул в жидкой фазе и разнообразных моделей стеклообразного состояния.

Нелинейная волоконная оптика является одной из наиболее перспективных и бурно прогрессирующих областей квантовой электроники. На основе достижений современной технологии были созданы ВС с предельно малыми потерями. Эффект самоограничения светового пучка в структуре ВС и большая .длина взаимодействия светового поля с материалом сердцевины при большой плотности излучения предопределили перспективы исследования оптических явлений,принципиально невозможных в объемных (не волноводных) нелинейных средах. Одним из наиболее впечатляющих достижений теории явилось предсказание формирования солитонов и ударных воля огибающих световых импульсов в ВС. Практическое применение нелинейных эффектов в ВС не ограничивается областями квантовой электроники и оптической связи. В то же время более широкое внедрение научных достижений в практику зависит от развития новых экспериментальных методов для апробации предсказанных

теоретически нелинейных процессов преобразования световой энергии в ВС, а также от использования нелинейно-оптических методов в других областях оптики и спектроскопии.

Научная новизна работы состоит в развитии нового научного направления - нелинейной колебательной спектроскопии ВС и разработ! на этой основе новых методов определения фундаментальных спектроскопических констант молекул и стекол и определяется следующими защищаемыми положениями:

1. В результате экспериментальных исследований физических процессов и анализа условий распространения сверхкоротких световых импульсов в одно- и многомодовых ВС на основе кварцевого стекла 1 в капиллярных вддконаполненных ВС установлена роль отдельных физических механизмов в формировании пространственно-временной структуры и спектрального состава излучения в таких ВС.

Экспериментально обнаружено явление ударных волн для огибаюци: световых импульсов с концентрацией электромагнитной энергии на переднем фронте импульсов. Установлены основные физические закономерности процессов формирования,распространения и диссипации ударных волн огибающих мощных пикосекуцдных световых импульсов в средах с нелинейностью преимущественно ориентационного или электронного типа и в средах со сложной природой нелинейного отклика Получены качественные и количественные оценки режима максимальной концентрации электромагнитной энергии в пике ударной волны и рассчитаны значения длительности пика во временной структуре ударной волны в исследованных жвдких средах. Установлены и проанализированы расхождения современных моделей ударных волн огибающих световых импульсов и результатов эксперимента. Показано, что при заданных соотношениях между мнимой и реальной компонента ми нелинейной восприимчивости изученных сред ударная волна огиба кщей импульса сопрововдается значительными нелинейными потерями световой энергии, а степень концентрации энергии в пике и устойчивость ударной волны зависят от величины инерционности нелинейного отклика материала ВС,вследствие чего режим ударной волны может быть использован для оценки релаксационных констант различ ных прозрачных сред.

2. Предложен новый экспериментальный метод определения констант колебательной дефазировки молекул ^ в жидкой фазе при воз буждении нестационарного ЕКР колебаниями исследуемых молекул в капиллярных ВС мощными пикосекуцдными световыми импульсами с

1рямой регистрацией длительности компонент стоксова излучения юсредством скоростных фотохронографов с пикосекундным временным разрешением. Контролируемая геометрия комбинационно-активной среде в-капиллярном ВС-обеспечивает малую погрешность оценки величин

за счет пространственного согласования волн накачки и сток-юва ВКР на большой длине капиллярного ВС.

Установлена практическая возможность и продемонстрирована экспериментально проверка взаимоисключающих моделей колебательной 1ефазировки молекул в жидкой фазе по данным анализа параметров ^стационарного ВКР в капиллярных ВС,наполненных смесью изотопов ¡роматических молекул. Показано,что длительность импульсов сток-:ова нестационарного ВКР в жидкости зависит от меры инерционности селинеиного отклика,задаваемой константой колебательной дефази-ювки То. В то же время различные модели колебательной дефазиров-:и отличаются характером зависимости величины Т£ от массы молекул, 'энные проведенных экспериментов противоречат выводам теории изо-щрованных бинарных столкновений и гидродинамической модели дефа-шровки и согласуются с выводами теории обменных взаимодействий, вписывающей колебательную дефазировку молекул с пикосекунднытли (ременами релаксаций.

3. Разработаны экспериментальные методы определения инвариан-■ов тензора КР - следа, анизотропии и антисимметричной части .идя юлекул в области прозрачности вещества и зарегистрированы пара-;етры тензоров КР для некоторых разрешенных и запрещенных в ци-.ольном приближении колебаний ряда молекул. Исследовано влияние 1езонансных условий возбуждения КР на форму тензора КР. Рассчи-аны параметры электронно-возбужденных состояний для ряда модель-ых молекулярных систем по данным профилей возбуждения резонанс-ого КР как метода изучения скрытой вибронной структуры широких олос электронного поглощения.

4. Экспериментально обнаружено эффективное ВКР колебаниями икродефектов (центров окраски) в ВС на основе чистого кварцевого текла и легированных кварцевых стекол. Установлено,что метод езонансного возбуждения ВКР колебаниями центров окраски может ыть использован в качестве средства экспериментальной проверки о.делей электронной структуры исследуемых центров окраски и эф— ективности вибронных взаимодействий в таких системах. Предло-енный метод позволяет оценить пространственное строение и состав энтров окраски и установить факт тождества или различия центров краски различной природы, в том числе фотоиндуцированных цент-

ров окраски в сердцевине изотропных ВС с эффективной генерацией второй гармоники лазерного излучения.

Развит новый эффективный метод определения спектроскопических констант для колебаний тетраэдрических групп сетки кварцевого стекла и групп легирующей примеси в сердцевине кварцевых ВС,а также для микродефектов различного происхождения в сердцевине ВС на основе анализа частот, интенсивноетей и полуширин полос сток-совых компонент ВКР для обертонов и составных колебаний исследуемых груш.

5. Разработаны нелинейно-спектроскопические методы определения оптических характеристик и состава сердцевины ВС на основе сверхчистых кварцевых стекол. Предложен новый экспериментальный метод исследования пространственного распределения групп легирующей примеси и микродефектов по сечению кварцевых ВС по данным анализа спектрально разделенного излучения стоксова ВКР колебаниями примеси и микродефектов кварцевой сетки на выходе ВС. Обнаружены корреляции между стереохимическим характером внедрения легирующей примеси в сетку кварцевого стекла и параметрами колебательных линий в спектрах ЖР легированных кварцевых стекол. Установлена зависимость пространственных распределений микродефектов и групп легирующей примеси в сердцевине ВС. Для ВС с предельно малым затуханием развит нелинейно-оптический метод определения величины потерь излучения в ВС с погрешностью в ~ 2 раза меньше погрешности измерений потерь методами линейной оптики.

Практическое значение результатов диссертационной работы заключается в разработке ряда новых направлений в колебательной спектроскопии конденсированных сред. Экспериментальные работы автора явились основой для развития методов нелинейной спектроскопии прозрачных жидкостей и стекол, которые могут быть исследованы в виде сердцевины капиллярного и стеклянного ВС соответственно. С помощью данных методов оказалось возможным получение новой информации о колебательных состояниях комбинационно-активных конденсированных сред, например, об ангармоничности колебаний сетки стекла и колебаний в составе центров окраски кварцевых стекол. Обоснованный автором для целей метрологии метод комбинационного усиления позволяет регистрировать величину оптических потерь в ВС на основе сверхчистых стекол, причем информативность метода еще более возрастает при уменьшении уровня потерь в стекле в отличие от ситуации с измерением предельно низких потерь методами линейной оптики.

Работы автора по экспериментам с ударными волнами огибающих являются базой для создания источников света,реализующих предельно достижимое самосжатие сверхкоротких световых импульсов. Полученные, результаты, могут, быть использованыкачестве эксперимен-____________

тальной проверки современных теорий колебательной дефазировки различных молекул в жидкой фазе, модели ударной волны огибающей как пространственно-временного аналога оптического солитона и модели пространственного строения и электронной структуры центров окраски в сердцевине стеклянных ВС,а также для идентификации центров окраски различного типа. Сведения о константах релаксации л параметрах электронно-возбужденных состояний молекул имеют значение для физико-химии сложных органических молекул. Работы автора стимулировали развитие приборостроительного направления по созданию источников мощного когерентного дискретного и непрерывного излучения на основе ВС с рекордно широкой спектральной эбластью перестройки частоты задающих пикосекундных световых импульсов в видимом и ближнем ИК-диапазонах. Ряд результатов по разработке методов нелинейной колебательной спектроскопии может 5ыть использован в учебном процессе при чтении специальных курсов по молекулярной спектроскопии на физических факультетах университетов и вузов и по оптическому приборостроению в соответствующих вузах.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на ряде леждународных и всесоюзных симпозиумов, конференций и семинаров: 1а Ежегодной научной сессии Отделения общей физики и астрономии <1 Отделения ядерной физики АН СССР (Москва ,1983); Х,Х1,ХП и Х1У Зсесоюзных конференциях по когерентной и нелинейной оптике (Киев, [980 г..Ереван 1982 г. .Москва 1985 г. .Петербург 1991 г.); Ш Меж-гународном симпозиуме "Сверхбыстрые процессы в спектроскопии" [Минск, 1983 г.); ХУ Международном конгрессе по стеклу (Ленинград, 1989 г.); УШ Вавиловской конференции по нелинейной оптике [Новосибирск, 1984 г.); I и Ш Всесоюзных конференциях по комбинационному рассеянию света (Киев, 1975 г., Душанбе, 1986 г.); Всесоюзной конференции по технологии волоконных световодов (Горький, [982 г.); Всесоюзной конференции по химии и геохимии порфиринов [Душанбе,1977 г.); ХУШ Всесоюзном съезде по спектроскопии (Горь-сий, 1977 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Приме-гение лазеров в науке и технике"(Ленинград, 1981 г.); УТ Всесоюзном симпозиуме "Оптические и спектральные свойства стекол" [Рига, 1986 г.); УШ Всесоюзном совещании по стеклообразному со- 7 -

стоянию (Ленинград, 1986 г.); Всесоюзной конференции "Нелинейные явления в оптических волноводах"(Киев, 1985 г.); Всесоюзной конференции по ВОЛС (Киев, 1983 г.); УП Всесоюзном симпозиуме по оптическим и спектральным свойствам стекол (Ленинград,1989 г.); I Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи" (Севастополь, 1990 г.); Научно-технической конференции "Лазеры в народном хозяйстве"(Москва, 1986 г.), а также на научных семинарах в МГУ им.М.В.Ломоносова, ИОНХ им.Курнакова, ИХ АН СССР, ШИ им.М.И.Калинина и других организациях.

Личный вклад. Автором поставлены задачи научных исследований и разработаны методы их решений. Все экспериментальные исследования, включенные в диссертацию, выполнены лично автором или при его непосредственном научном руководстве. Постоянное сотрудничество с ведущими теоретическими и экспериментальными группами в области молекулярной спектроскопии в ГОИ им.С.И.Вавилова и нелинейной волоконной оптики в МГУ им.М.В.Ломоносова (группа В.А.Выслоуха), в институте Общей физики РАН (группа В.Н.Серкина) и НИИ® МГУ (группа С.К.Исаева) предопределило практическую направленность работы. В постановке новых экспериментов в области нелинейной спектроскопии молекулярных сред и стекол видит автор свою постоянную задачу.

Публикации. Основные материалы диссертации содержатся в 50 работах,большинство из которых опубликовано в центральных научных журналах, а также в виде 6 авторских свидетельств. Общее число опубликованных автором работ составляет 75 наименований. Список основных публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы цель и основные научные положения диссертационной работы. Обоснована актуальность проведенных исследований, обсуждено современное состояние изучаемых проблем. Приведено краткое описание содержания работы, показана научная новизна полученных результатов и их практическая значимость. Обоснован выбор методов экспериментальных исследований при изуче^ нии нелинейных явлений в капиллярных жидконаполненных и кварцевых ВС.

- ^ -

Оригинальные физические результаты приведены в пяти последующих главах с выводами в конце каждой главы.

Первая глава посвящена экспериментальному исследованию формы тензора КР"в молекулярных системах как-при возбуждении в-области прозрачности вещества/гак и при резонансном возбуждении КР, выяснению роли вибронных взаимодействий в формировании тензора КР и связи между параметрами актуальных в рассеянии электронно-возбужденных состояний и формой тензора КР,а также особенностей возбуждения ЗКР из спонтанных шумов в капиллярных жидконаполнен-ных и стеклянных ВС.

В §1.1 сформулированы основные направления экспериментальных исследований формы тензора КР и обоснован выбор молекулярных систем в таких исследованиях. Показано,что колебательные спектры использованных в качестве объектов молекул ароматического ряда, некоторых галогензамещенных метана и их ионов имеют надежную теоретическую интерпретацию.Изучение формы тензора КР тетрапирроль-ных пигментов и их ионов продиктовано также широким привлечением этих молекул в качестве модельных биологических систем.Подчеркнута связь между формой тензора КР и порогом неустойчивости мощной световой волны в комбинационно-активной среде.

В §1.2 приведены результаты экспериментальных исследований формы тензора КР для колебаний молекул при возбуждении рассеяния в области прозрачности вещества. Изложена процедура определения инвариантов тензора КР на основе прецизионных измерений степени деполяризации и коэффициентов обращения линий КР. Установлена зависимость между эффективностью участия исследуемого колебательного состояния в вибронных взаимодействиях и асимметрией соответствующего тензора КР. Показано,что в изученных молекулах с высокой симметрией тензор КР для вырожденных колебаний в значительной мере асимметричен. Отмечена асимметрия тензора КР для колебаний молекул с вырожденными электронно-возбужденными состояниями и для высокосимметричных молекул с вырожденным основным электронным состоянием.

В §1.3 рассмотрена зависимость формы тензора КР от резонансных условий возбуждения рассеяния. Отмечено нарушение справедливых в области прозрачности правил отбора для КР при возбуждении в полосах электронного поглощения.Подчеркнуты аналитические возможности факта установления формы тензора КР при интерпретации сложных перекрывающихся полос в колебательных спектрах молекул. Асимметрия тензора КР и нарушение правил отбора вследствие сня-

тия запрета с магнитно-дипольной части рассеяния при резонансном возбуждении задают перераспределение интенсивности колебательных линий,которые определяют уровень спонтанного щума при ЕКР в полосах электронного поглощения.

В § 1.4 изучены корреляции между параметрами электронно-возбужденных состояний рассеивающих молекул, формой тензора КР и видом кривых профилей возбуждения и дисперсии степени деполяризации линий КР. Отмечено,что характер запрещенного или разрешенного в дипольном приближении электронного перехода определяет вид профилей возбуждения линий КР,которые могут быть использованы для оценки изменения равновесных длин связей при электронном возбуждений.исследования скрытой вибронной структуры электронной полосы и расчета константы затухания исследуемого электронного состояния.

Основные положения вибронной теории КР /Л1/ обсуждены в § 1.5. Там же сопоставлены рамки применимости полуклассической и последовательной квантовомеханической теорий КР. Отмечено,что особенности резонансного возбуждения КР в большей'степени согласуются с положениями вибронной теории,которая использована далее (глава 1У) для интерпретации результатов возбуждения ВКР в электронных полосах поглощения центров окраски кварцевых стекол.

В заключительном параграфе главы (§1.6) рассмотрены особенности возбуждения ВКР из спонтанных шумов в капиллярных жидкона-поляенных и стеклянных ВС. Установлено,что в отличие от стеклянных ВС в капиллярных ВС с жидкой сердцевиной профиль показателя преломления является идеально ступенчатым,а модовый состав таких ВС может быть изменен путем варьирования температуры жидкой сердцевины.Сопоставление параметров рассеяния в модельных капиллярных и в стеклянных ВС позволяет изучить влияние неоднородности распределения рассеивающих групп в сердцевине кварцевых ВС с учетом резонансных условий возбуждения КР в широких электронных полосах малой интенсивности центров окраски кварцевой сердцевины ВС.

Во второй главе приведены экспериментальные результаты определения времени колебательной дефазировки Т2 молекул с использованием нового метода возбуждения нестационарного ВКР пикосекунд-ными световыми импульсами в капиллярных жидконаполненных ВС и данные экспериментальной проверки современных теорий колебательной дефазировки молекул в жидкой фазе.

В § 2.1 сформулированы цели и задачи исследований на основе

анализа состояния проблемы измерений констант ^ в пикосекунд-ном временном интервале.

В § 2.2 дан критический анализ теории нестационарного ВКР /Л2/ и обсуждены рамки применимости положений теории, обусловленные пренебрежением дисперсией и оптическими потерями в среде. Детально рассмотрены корреляции между коэффициентами стационарного и нестационарного комбинационного усиления применительно к возбуждению ВКР в капиллярных ВС с длиной порядка I м.

Подчеркнуто,что отсутствие зависимости порога нестационарного ВКР от спектральной ширины полосы исследуемого комбинационного перехода позволяет исследовать в капиллярных ВС спектральный состав и мультиплетную структуру временной огибающей стоксова импульса при рассеянии излучения молекулами в смесях или молекулами со сложным изотопическим составом.

В § 2.3 проведено сравнительное изучение методов измерений Т£ с использованием различных вариантов активной спектроскопии КР. Отмечен общий недостаток различных вариантов активной спектроскопии КР,связанный с неконтролируемой геометрией и предельно малыми размерами зоны пересечения световых пучков в комбинационно-активной среде. В ряде случаев полезный сигнал маскируется фоном нерезонансной компоненты кубической восприимчивости среда. В то же время ограничения метода нестационарного ВКР в обычных (не волноводных) средах с пикосекундными временами релаксаций определяются,главным образом, развитием конкурирующих нелинейных процессов.

В § 2.4 обобщены результаты экспериментов по измерению констант Т£ в органических жидкостях методом нестационарного ВКР в капиллярных ВС. Показано,что такие эксперименты стали возможны после разработки нового способа наполнения капиллярных ВС жидкими средами,свободными от растворенных атмосферных газов. Описана процедура расчета величин Т2 на основании измеренных значений .длительности возбуждающего и рассеянного импульсов при заданной геометрии капиллярного ВС.

Обнаружена периодическая структура спектра излучения нестационарного стоксова ВКР в капиллярном ВС с СС^, которая приписана проявлению изотопического состава молекул четыреххлористого углерода с3о,37сг4. Структура спектра удовлетворительно коррелирует с зарегистрированной мультиплетной структурой временной огибающей импульсов ВКР. Рассчитанная величина Тд для жидкого СС^ составляет 3,0+ 0,5 пс.

В § 2.5 изложены современные теории колебательной дефазиров-ки молекул в жидкой фазе. В п.2.5.1 рассмотрены основные положения модели изолированных бинарных столкновений Фишера-Лоберо /ЛЗ/. Отмечено,что в данной модели константа дефазировки выражается через микроскопические параметры среды в ввде:

•а 9 п» ^т < 1 >

где ш и М - частота и приведенная масса колебания, 1а - мера дальнодействия потенциала отталкивания, Тс - время между упругими столкновениями, ^а- приведенная масса столкновения и У - эмпирический множитель при потенциале взаимодействия, а Т и к^ -температура и постоянная Болырана соответственно.

Наибольшие трудности в использовании модели заключаются в выборе эмпирического параметра Тс. Проведенный анализ позволил установить,что различие между моделью Фишера-Лоберо и рассматриваемой в п.2.5.2 гидродинамической моделью Окстоби /Л4/ несущественно и выражается при переходе к модели Окстоби в замене атомного радиуса на молекулярный радиус и введении усредняющего коэффициента, описывающего плотность упаковки молекул в единице объема. Аналогичные сложности гидродинамической модели заключаются в выборе величины ангармонической силовой постоянной взаимодействия осциллятора с растворителем.

Модель обменных взаимодействий (п.2.5.3) оперирует понятиями случайной частотной модуляции высокочастотных колебательных движений посредством обмена энергией с низкочастотными колебаниями рассматриваемой молекулы /Л5/. Предложенный в диссертации способ экспериментальной проверки моделей был основан на различии зависимостей величины от массы молекул в рассмотренных моделях колебательной дефазировки и состоял в сравнении параметров нестационарного ВКР в двухкомпонентной смеси молекул в капиллярном ВС, отличающихся массой и,соответственно, мерой инерционности нелинейного отклика.

В § 2.6 собраны результаты экспериментального исследования времен Т2 для колебаний 992 и 944 см~* в смеси протонированного и полностью дейтерированного бензолов,заполнявшей сердцевину капиллярного ВС. Выравнивание инкрементов комбинационного усиления было осуществлено путем подбора с высокой точностью относительных концентраций этих молекул с проверкой по спектрам спонтанного КР. Показано,что один и тот же импульс накачки возбуждал стоксовы

компоненты ВКР на колебаниях молекул С6Нб и С61>6, одновременно регистрируемых на экране скоростного фоторегистратора,что исключало влияние нестабильности параметров возбуждающих импульсов. Установлено, что в пределах погрешности измерений (+ 2 пс) при возбуждении световыми импульсами с длительностью 35 пс измеренные длительности ^ импульсов стоксова ВКР .для колебаний 992 сг.Г* (С6Н6) и 944 см~* (С67>6) совпадали. Этот факт удовлетворительно коррелирует с выводами модели обменных взаимодействий, согласно которым параметры релаксации колебания групп С-С определяются низкочастотным колебанием молекул бензола.практически не чувствительным к замене атомов Н на атомы . В то же время дейтерирование молекул бензола имеет следствием изменение времени между столкновениями Тс в рамках модели изолированных бинарных столкновений и силовой постоянной взаимодействия молекулы с растворителем в рамках гидродинамической модели. И в том, и в другом случае предполагается существенное увеличение времен Т2 при дейтерировании и,соответственно, уменьшение величины .л"^ , что не согласуется с результатами описанных в диссертации экспериментов.

В § 2.7 кратко сформулированы основные вывода и обсуждены рамки применимости предложенного и апробированного в диссертации метода измерения констант колебательной релаксации Т2 по данным измерения параметров нестационарного ВКР в капиллярных ВС, а также проанализированы перспективы совершенствования метода с целью изучения релаксаций более сложных органических молекул в жидкой фазе.

Третья глава посвящена исследованию нового оптического явления - образования ударных волн огибающих мощных сверхкоротких световых импульсов с концентрацией энергии электромагнитного излучения на переднем фронте импульса, изучению связи между природой нелинейного отклика прозрачных стекол и жидкостей и динамикой асимметризации световых импульсов в нелинейных ВС.

В § 3.1 сформулированы основные цели и задачи исследований, изложены основные требования к нелинейной среде, параметрам ВС и световых импульсов, при которых возможно формирование ударных волн для импульсов оптического диапазона.

§ 3.2 посвящен критическому анализу современных моделей деформации огибающей светового импульса в нелинейных средах. Подчеркнуто, что нелинейное уравнение Шредингера (НУШ) в канонической форме, которое с учетом ряда упрощающих приближений исполь-

зуют для описания распространения оптических солитонов, неприменимо для оценки деформации огибающей импульса в протяженной нелинейной среде,т.к. не содержит зависимости амплитуды световой волны от времени. В такой же степени описание деформаций огибающих световых импульсов невозможно путем замены аналитического решения НУШ приближенными численными оценками. Некорректность более ранних теоретических моделей, предсказывающих асимметрию импульса и в пределе формирование ударной волны огибающей на заднем фронте следует из достаточно грубых предположений о пренебрежимо малой роли дисперсии среда, тогда как влияние дисперсии естественным образом возрастает при спектральном уширении деформированного импульса. Детальное теоретическое исследование процессов формирования, распространения и распада сверхкоротких импульсов в рамках обобщенной модели /Л6/ выявило необходимость учета инерционности нелинейного отклика в общей картине самовоздействия волновых пакетов в нелинейной диспергирующей среде.

В § 3.3 рассмотрены основные механизмы спектральной и временной эволюции световых импульсов в средах с электронной нелинейностью /Л7/. Отличительными чертами таких нелинейных сред являются очень малая величина кубической по полю нелинейности и практически нулевая инерционность отклика. Так, .для кварцевого стекла характерное время релаксации составляет 2-4 фс, т.е. сопоставимо с периодом световой волны. Недостатки развитой модели связаны с пренебрежением процессами нелинейного параметрического преобразования энергии исходного импульса, а также отсутствием учета реальных условий эксперимента при плотности мощности в импульсе, сопоставимой с порогом оптического пробоя среды.

В § 3.4 изложены результаты экспериментальных исследований деформаций временной огибающей и спектра пикосекундных световых импульсов в кварцевых одномодовых ВС. С использованием оригинального метода одновременной регистрации ашиштудно-временной и спектральной картин импульса с помощью скоростного фоторегистратора с дикоеекундным временным разрешением выполнена проверка положений различных теоретических моделей эволюции импульса в таких ВС. Установлено,что при длинах ВС более 6 метров деформации огибающей связаны с явлением истощения светового поля при эффективной генерации ВКР колебаниями силикатных тетраэдров сердцевины ВС. В более коротких ВС обнаружены заметные деформации огибающей - импульс приобретал плоскую вершину с выраженной крутизной переднего и заднего фронтов. Отмеченные деформации временной оги-

бающей сопровождались генерацией исключительно широкополосного светового континуума как при возбуждении в видимой (?>в= 532 нм),

так и в ближней ИК-области спектра (?> = 1064 нм). Пока зано, что в кварцевых ВС концентрация, световой энергии по механизму ударных волн принципиально невозможна,т.к. с ростом мощности импульсов и достижении плотности мощности светового пучка на входе ВС ~5 ГЗт/см^ возникал пробой торца,тогда как формирование узкого интенсивного пика во временной структуре импульса теоретически предсказано при плотности мощности 30 ГВт/см /Л7/.

Модель самосжатия мощных сверхкоротких импульсов и анализ режима образования ударных волн огибающих импульсов в изотропных жидких средах,впервые предсказанного Л.А. Островским /Л8/,рассмотрена в § 3.5. Численные расчеты ударных волн подтвердили тот факт,что наиболее удобными объектами .для наблюдения такого эффекта могут служить капиллярные ВС с жидкой сердцевиной /Л9/. Данные расчетов свидетельствуют,что при точном балансе нелинейных л дисперсионных характеристик среды и величины инерционности нелинейного отклика, максимальное приращение групповой скорости соответствует вершине огибающей светового импульса и возникает лавинообразный процесс концентрации энергии с образованием узкого интенсивного пика на переднем фронте и сглаживанием заднего фронта. 3 таком случае характерная длина капиллярного ВС, на которой возникает ударная волна огибающей, равна

( 2 )

где ЭД^н^с/п/с!)»1) описывает дисперсию среда, а "X и д^" -.длина волны и .длительность импульса на входе ВС. Рамки применимости изложенной модели экспериментально установлены как для жидких сред с преимущественно ориентационным механизмом нелинейюго . отклика,так и .для сред со сложной природой нелинейности и обсуждены в § 3.6.

В п.3.6.1 суммированы результаты оригинальных исследований ударных волн огибающих в капиллярных ЗС, наполненных чистым жидким бензолом или его дейтерированным аналогом, С^!)-. Типичные значения в условиях эксперимента не превышали 3 м. При

фиксированной длине капиллярного ВС возможность наблюдения различных стадий образования ударных волн огибающих возникала за счет управления мощностью импульсов на входе ВС в диапазоне 0,7- I кВт и за счет выбора области с требуемой дисперсией жидкости

путем перестройки длины волны импульсов по механизму ВКР. Подчеркну то, что при пиковой мощности менее 0,5 кВт спектральная ширина импульсов не превышала 1-2 см"*. При мощности импульсов порядка I кВт узкие полосы приобретали интенсивную спектральную фоновую подставку шириной в несколько сотен см"-'-, преимущественно сдвинутую в стоксову область относительно -центральной частоты импульса. Установлено,что возникающему интенсивному спектральному континууму в стоксовой области соответствует во временной шкале очень интенсивный пик на переднем фронте импульса с .длительностью, не превышающей предел временного разрешения скоростного фоторегистратора. Обнаружено, что на передаем фронте импульса в режиме ударной волны концентрируется от 40 до 70$ энергии всего импульса. Оценка длительности пика ударной волны по наблюдаемой спектральной ширине светового континуума дает значения порядка десятков фемтосекунд. Определенные различия результатов эксперимента и данных численных расчетов режима ударных волн связаны с некоторыми приближениями использованной теоретической модели - пренебрежением влияния модового состава излучения в капиллярных ВС и исключением потерь световой энергии на развитие конкурирующих нелинейных процессов.

В п.3.6.2 изложены результаты экспериментов по формированию ударных волн огибающих световых импульсов в жидкой среде со сложным характером нелинейного отклика и приблизительно равными вкладами электронного и ориентационного (ядерного) механизмов нелинейности. Такие условия реализованы в капиллярных ВС, наполненных жидким четыреххлористым углеродом. При использовании описанной в § 3.4 методики регистрации был подтвержден факт образования ударных волн огибающих световых импульсов в капиллярных ВС с СС^ и обнаружены специфические особенности деформации временной структуры импульса в таких ВС в отличие от сред с чисто ори-ентационным механизмом нелинейности (капиллярные ВС с или

и от кварцевых ВС с чисто электронным нелинейным откликом. Подчеркнуто,что в отличие от жидких СбН£ и возникающий при образовании ударной волны световой континуум расположен симметрично относительно центральной частоты импульса в СС^, а ширина этого континуума была в 2-2,5 раза больше и сопоставима с шириной аналогичного континуума в кварцевых ВС 500 см""*). Во временной шкале симметричные стоксово и антистоксово крылья спектрального фона в СС24 совпадали в пределах погрешности измерений (+ I пс), тогда как для крыльев фона в кварцевом ВС зарегистрировано дис-

персионное рассогласование антистоксова и стоксова крыльев уже при .длине ВС м,

Предложен механизм деформации огибающей импульса в капиллярных ВС с СС^. Данные эксперимента и численного моделирования свидетельствуют в пользу того,что мгновенный электронный отклик жидкого проявлялся только после концентрации световой энергии на передаем фронте по механизму ударной волны и,тем самым, пик ударной волны перекрывался пиком электронного отклика на выходе 1X1. С .другой стороны, переориентации молекул полем световой волны были реализованы уже посредством импульсов, деформированных электронным откликом, что приводило к уменьшению величины

21МТ в таких ВС. уд.

В § 3.7 обсуждены возможные практические приложения обнаруженного явления ударных волн огибающих сверхкоротких световых импульсов. Отмечено.что капиллярные ВС с жидкой сердцевиной,обладающей электронным и ориентационным механизмами нелинейного отклика могут быть использованы для реализации предельно достижимого временного самосжатия световых импульсов при заданной дисперсии среды. Доказано,что параметры ударных волн зависят от динамики молекулярных движений в жидкой фазе с субпико- и фштосикунднн-ми временами релаксаций.

Четвертая глава диссертации посвящена исследованию колебательных состояний рассеивающих центров в кварцевых ВС с использованием новых нелинейно-оптических методов как при возбуждении рассеяния в области прозрачности материала сердцевины, так и в резонансных условиях возбуждения рассеяния в полосах электронного поглощения центров окраски в стеклах.

В § 4.1 сформулированы основные идеи исследований колебательных состояний центров окраски и колебаний основных групп сотки стекла с привлечением методов нелинейной оптики.

Последующие параграфы главы ( § 4.2 и 4.3) содержат сведения о влиянии волноводной структуры ВС на колебательные спектры стекол и жидкостей. На основе теоретических оценок и прямых сопоставлений спектров объемных образцов стекла и соответствующих стеклянных ВС установлено практическое совпадение таких спектров. Подчеркнуто,что пороговые значения мощности возбуждающего излучения при нелинейном преобразовании энергии световых импульсов определяются как составом материала сердцевины,так и геометрическими и оптическими характеристиками исследуемых ВС.

В § 4.4 проведен сравнительный анализ спектров спонтанного и вынужденного КР в ВС на основе кварцевого стекла. Установлено тождество правил отбора .для СКР и ВКР в ВС и .идентифицированы полосы колебаний тетраэдрических силикатных групп и колебаний легирующей примеси. Аномально узкие полосы малой интенсивности в спектрах спонтанного КР,чувствительные к механическому и радиационному воздействию на ВС, соответствуют колебаниям микродефекто! (центров окраски) в сетке стеклянной сердцевины ВС. Показано,что пороговый характер и резонансные условия возбуждения ВКР предопределяют резкое увеличение интенсивности полос ВКР колебаний центров окраски, причем в ряде случаев при типичных концентраци- ' ях этих центров ~ 0,1% такие полосы доминируют в спектрах ВКР изученных ВС.

В § 4.5 содержится экспериментальный материал по исследованию области частот обертонных и составных колебаний стекла с использованием метода шоговолнового ВКР. Содержание легирующей примеси в сетке стекла подтверждается наличием очень интенсивных и узких полос ВКР валентных колебаний примесных групп, а также полос составных колебаний с участием колебаний этих групп и других колебаний сетки стекла.

В § 4.6 изложены результаты исследования эффективноети виброн-ных взаимодействий в наборе состояний центров окраски кварцевых стекол.Установлено,что нелинейная спектроскопия резонансного КР является методом экспериментальной проверки различных моделей центров окраски в стеклах. В частности, предполагаемая высокая симметрия центров "красной" люминесценции в кварцевых стеклах и, как следствие, большая эффективность вибронных взаимодействий в рамках динамического варианта взаимодействий по Яну-Теллеру в таких центрах может быть сопоставлена с зарегистрированным изменением интенсивности полос высших стоксовых компонент ВКР для активного в вибронных взаимодействиях колебания при сканировании частоты возбуждающего света в широком спектральном интервале .перекрывающем область электронной полосы поглощения этих центров.

В § 4.7 изложена процедура расчета констант ангармоничности х и частот гармонических колебаний сетки стекла, колебаний примесных групп и колебаний в составе центров окраски на основании частот полос многоволнового ВКР в кварцевых ВС. Сам факт появления полос обертонов и составных колебаний в спектрах КР обусловлен ангармоничностью колебательных движений. Обнаруженное различие ангармоничности деформационных колебаний силикатных тетраэд-

- 1с -

ров, валентных антисимметричных колебаний примесных групп и колебаний в составе центров окраски согласуется с измеренными относительными интенсивное тями линий, оценками /типов, симметрии _____ ____ рассматриваемых колебаний и их ролью в виброншх взаимодействиях. Регистрация полос составных колебания свидетельствует о пространственной структуре центров окраски и,в частности, о близости расположения центров окраски и групп легирующей примеси в сетке стекла. Установленное различие величин у. .для колебаний центров окраски в составе силикатных и фосфатных групп подтверждает вывод о разной эффективности взаимодействия колебательных движений центров окраски с колебаниями силикатных тетраэдров и колебаниями фосфатных групп.

В § 4.8 метода нелинейной оптики использованы для экспериментальной проверки современных моделей стеклообразного состояния. Отмечено,что в настоящее время общепринятая единая модель стеклообразного состояния отсутствует. Например,для кварцевого стекла используют модель непрерывной сетки стекла, в которой присутствуют локальные микронеоднородности в виде вакансий различных групп и разорванных связей $1-0 /МО/ или плоских многочленных кольцевых структур /ЛИ/. При описании стекла как переохлажденной жидкости понятию микродефектов разупорядоченной сетки адекватно понятие о локальных энергетических состояниях, которые существенно отличаются от набора состояний основной массы образца и шеют весьма малую концентрацию в образце. Ряд экспериментов находит удовлетворительное объяснение в рамках микрокристаллитной модели /Л12/. В последнем случае исключается само понятие дефектности строения.кварцевого стекла. Показано,что данные эксперимента по возбуждению ВКР с генерацией полос составных колебаний противоречат модели микродефектов /ЛИ/ в виде плоских многочленных структур, колебания которых практически изолированы от колебаний сетки зтекла.

В § 4.9 и 4.10 излажены результаты исследования шотоиндуцнро-ванных центров окраски в сетке кварцевых ВС с изотропной сердцевиной. Высокая концентрация и пространственная упорядоченность расположения таких центров окраски задают анизотропию стеклянной зердцевины таким образом,что достигается синхронизм волновых векторов и эффективная генерация 2-ой гармоники лазерного излучения з ВС. При образовании фотоин.дуцированных центров окраски в кварцевых ВС в спектре ВКР в диапазоне частот фундаментальных колеба-

ний возникает новая интенсивная полоса ~570 см--*-, что согласуется с различием структур фотоиндуцированных центров окраски и собственных микродефектов кварцевого стекла. •

Заключительный параграф главы ( § 4.11) посвящен обсуждению перспектив использования методов нелинейной колебательной спектроскопии .для определения спектроскопических констант и исследования структуры центров окраски различного происхождения в стеклянных ВС.

Пятая глава содержит материал экспериментальных исследований кварцевых ВС различного типа, в том числе подвергнутых механическим деформациям при вытяжке или ^-облучению с использованием методов нелинейной оптики.

В § 5.1 сформулированы основные цели и задачи практических приложений методов нелинейной колебательной спектроскопии ВС на основе кварцевого стекла. Подчеркнуто,что в реальных условиях кварцевые ВС имеют сложный характер распределения легирующей примеси по сечению, а кривая профиля показателя преломления может существенно отличаться от данных теоретических расчетов. Не-вдеалыюсть ВС в большей степени проявляется на границе между сердцевиной и оболочкой. Для большинства ВС характерны флуктуации геометрических параметров по .длине и наличие индуцированных вытяжкой микродефектов.

В § 5.2 приведены данные о влиянии скорости вытяжки ВС на интенсивность и полуширину полос стоксова ВКР. Установлено,что спектры ВКР опосредованно содержат информацию об уровне оптических потерь об .который в условиях эксперимента мог быть изменен путем варьирования скорости вытяжки ВС. Показано,что при заданных параметрах кварцевых ВС и световых импульсов накачки инкремент комбинационного усиления в полосе колебаний силикатных тетраэдров зависит от величины с1 . Наиболее предпочтительны экспресс-оценки с/, по полуширине полосы стоксова ВКР с частотой максимума ~ 430 при возбуждении одиночными лазерными импульсами.

В § 5.3 изложены результаты экспериментов по исследованию методом ВКР распределения легирующей примеси по сечению кварцевых ВС. В п.5.3.1 приведены кривые радиального распределения интенсивности полос ВКР валентных колебаний фосфатных легирующих групп Подчеркнуто,что при мощности накачки вблизи порога генерации, интенсивность стоксова ВКР на частоте фундаментальных колебаний

- :ю -

пропорциональна концентрации легирующих групп в сетке стекла. Для большого числа образцов многоходовых кварцевых ВС.легированных оксидами фосфора, установлена кольцевая структура поля сток-

сова ЖР, отрзаащаа факт'ШшШённогб'содержания принеси-в- при------------

осевой ц приоболочечной зонах ВС. В п.5.2.2 детально исследован режим формирования кольцевой структуры поля стоксова ВКР,обусловленный спецификой преобразования мощных пикосекундных ш.шульсов в сердцевине ВС и не связанный в первом приближении с концентрацией рассеивающих груш. Данные экспериментов с кварцевыми jC, содержащими различные легирующие примеси, подтверждены исследованиями пространственной структуры полей стоксова и антистоксова ВКР в капиллярных жидконаполненных ВС,обладающих идеально ступенчатым профилем показателя преломления и однородностью радиального распределения рассеивающих групп. Подчеркнуто,что основной вклад в интенсивность рассеянного излучения обусловлен ВКР-преобразова-нием импульсов накачки при выполнении условия линейного синхронизма волновых векторов. Зарегистрированные аномалии в распределении интенсивности высших стоксовых компонент интерпретированы в рамках модели нелинейного синхронизма волновых векторов взаимодействующих световых волн. В п.5.2.3 рассмотрены характерные особенности перераспределения интенсивности излучения ВКР по сечению ВС в режиме нелинейного смешения мод. Установлено,что в отличие от механизма линейного смешения мод в протяженных ВС с равномерным распределением энергии по модам и потерши за счет возбуждения мод излучения, в режиме нелинейного смешения происходит концентрация световой энергии в приосевой зоне,которая сопровождается истощением поля накачки посредством эффективного ВКР-преобра зования.

В § 5.4 описан новый метод определения оптических потерь в одномодовых кварцевых ВС с предельно малым затуханием. Изложена процедура определения коэффициента поглощения оL стеклянной сердцевины ВС на основании анализа режима комбинационного усиления малоинтенсивного пробного излучения в поле импульсной накачки. При сравнении линейных и нелинейных методов определинпя d следует,что в определенных интервалах величины o¿ методы нелинейной оптики обеспечивают точность оценки oí в ^ 2 ¡аза вше, чем методы традиционной линейной оптики.

В § 5.5 приведены результаты экспериментов по фотообесцвечиванию % -облученных ВС на основе легированного оксидами германия кварцевого стекла мощными световыми импу^сами гшкосекундной

длительности. Исследована кинетика фотообесцвечивания образцов у -облученных ВС. Разрушение центров окраски и восстановление нормальной пропускной способности ВС может быть установлено по моменту возникновения многоволнового ВКР колебаниями сетки стеклянной сердцевины с генерацией серии стоксовых компонент.

В § 5.6 проанализированы области применимости методов нелинейной колебательной спектроскопии для исследования ВС и совершенствования технологии их изготовления, а также обсуждены основные физические механизмы, которые ограничивают аналитические приложения методов нелинейной оптики при изучении ВС с различным составом и уровнем потерь.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В работе проведено экспериментальное исследование динамики преобразования энергии мощных пикосекундных световых импульсов в кварцевых и капиллярных жидконаполненных ВС и разработаны новые метода определения спектроскопических констант комбинационно-активных сред и методы проверки теоретических моделей,используемых для описания процессов преобразования световой энергии в ВС и оценки структуры микродефектов в сверхчистых стеклах.

I. Впервые наблюдено новое оптическое явление - образование ударных волн огибающих световых импульсов, теоретически предсказанное Л.А.Островским в 1966 году. Ударная волна огибающей является пространственно-временным аналогом оптического солитона и таете устойчива только в волноведущих средах, однако в отличие от солитона ударная волна огибающей формируется при выполнении более жестких требований - не только баланса дисперсии и нелинейности материала сердцевины ВС,но и определенных значений констант релаксации, задающих меру инерционности нелинейного отклика средь

Установлены основные закономерности процесса формирования ударных волн с концентрацией световой энергии на передаем фронте импульса. Показано,что развитые современные теоретические модели удовлетворительно описывают наблюдаемое на опыте изменение формы пикосекун.дных световых импульсов в кварцевых ВС. Получены сведения об условиях формирования и диссипации ударных волн в ВС со сложным характером нелинейности материала сердцевины. Предложен новый механизм самосжатия пикосекун.дных световых импульсов для интерпретации результатов экспериментов в ВС с приблизительно равными вкладами нелинейности электронного и ориентационного ти-

пов, включающий первоначальную концентрацию энергии на переднем Фронте импульса по механизму ударных волн и последующее предельное, самосжатие пика ударной волны за счет электронной компоненты нелинейности.

2. Экспериментально исследованы спектральные и временные характеристики излучения нестационарного ВКР в капплляршх кидко-наполненных ВС. Развит новый метод определения фундаментальных спектроскопических констант жидких сред - времен колебательной дефазировки Т.2» Подчеркнуто, что возможность многоволнового ВКР-преобразования в жидкостях при использовании капиллярных ВС, а также применение скоростных фоторегистраторов с пикосекундным временным разрешением предопределяют широкие перспективы практического использования метода, нестационарного ВКР .для исследования пикосекундных колебательных релаксаций жидких сред. Данные сравнительного анализа нестационарного ВКР в капиллярных ВС, наполненных смесью молекул с различным изотопическим составом использованы .для проверки следствий трех современных теоретических моделей колебательной дефазировки молекул в жидкой фазе. Обнаружено, что результаты эксперимента с ароматическими молекулами удовлетворительно коррелируют с выводами теории обменных взаимодействий и не согласуются с моделями изолированных бинарных столкновений и гидродинамической модели.

3. Развиты методы регистрации поляризационных характеристик излучения КР и разработана процедура расчета инвариантов тензора КР .для полно- и неполносимметричных колебаний молекул в осластп прозрачности вещества. Экспериментально обнаружена асимметрия тензора КР .для ряда колебательных линий малой интенсивности, которая позднее была подтверждены другими авторши с привлечением методов активной спектроскопии КР. Установлен факт асимметрии тензоров КР при резонансном возбуждении рассеяния, который наряду с определенными в диссертации инвариантами тензора КР .для ряда колебаний прозрачных жидких сред свидетельствует в пользу виброн-ной теории КР.

4. Экспериментально исследованы основные закономерности ВКР

в ВС на основе чистого и легированных кварцевых стекол. Нарялу с полосами колебаний неискаженных силикатных групп ц групп легирующей примеси в спектрах ВКР присутствуют полосы колебаний групп в составе локальных микродефектов, образующих центры окраски в сверхчистых стеклах. При резонансном возбуждении ВКР в электронных полосах поглощения центров окраски зарегистрировано аномальное уве-

личение интенсивности полос ВКР и генерация набора полос составных колебаний с участием колебаний дефектных групп. Разработана процедура расчета фундаментальных постоянных колебаний сетки стекла - частот гармонических колебаний и констант ангармоничности с использованием параметров многоволнового ВКР в кварцевых ВС. Подчеркнуты аналитические возможности метода ВКР для исследования структуры центров окраски в стеклах, установления факта тождества или различия центров окраски разной природы. Получены сведения о колебательных состояниях фотоиндуциро-ванных центров окраски в сердцевине кварцевых ВС с эффективной генерацией 2-ой гармоники лазерного излучения.

5. Разработаны методы исследования пространственного распределения групп легирующих примесей и микродефектов по сечению ВС, а также измерения оптических потерь в ВС,отличающиеся более высокой точностью по сравнению с методами линейной оптики. Продемонстрированы экспресс-аналитические возможности метода ВКР в сверхчистых кварцевых ВС на основе установленных корреляций между параметрами полос стоксова ВКР и режимами вытяжки ВС. Получено эффективное фотообесцвечивание радиационно-индуцированных центров окраски в кварцевых ВС под действием мощных пикосекунд-ных световых импульсов. Установлены основные физические механизмы, характеризующие процесс размена энергии мощных пикосекундных световых импульсов в многомодовых ВС с ограничением аналитических приложений методов нелинейной оптики в кварцевых ВС.

Основные результаты диссертации содержатся в следующих публикациях:

1. Александров И.В. .Бобович Я.С., Маслов В.Г., Сидоров А.Н. Резонансные спектры спонтанного комбинационного рассеяния анион-радикалов и дианионов в растворе. Письма в ЖЭТ£, 1973, т. 17,вып.6,с.305-308

2. Александров И.В., Бобович Я.С., Маслов В.Г., Сидоров А.Н. Исследование резонансного комбинационного рассеяния жидкими растворами молекулярных ионов. Оптика и спектр., 1973, т.35, вып.2,с.264-269

3. Александров И.В., Бобович Я.С., Маслов В.Г., Сидоров А.Н. Спектры резонансного спонтанного комбинационного рассеяния металл-фталоцианинов и их отрицательных ионов. Оптика и спектр., 1974, т.37,вып. 3,с. 467-471

4. Александров И.В., Сидоров А.Н., Бобович Я.С. Спектры РСКР отрицательных и положительных ионов. Теореткч. и эксперта, химия, 1974, т.Ю, 1* 4,с.533-538 о. Александров И.В., Бобович Я.С., Ыаслов В.Г., Сидоров А.Н. О правилах отбора .для интенсивности и о поляризации линий в спектрах КР молекул. Письма в ЖЗТФ, 1973,т.18, вып.3,с.175-- 178

6. Александров И.В., Еобович Я.С., Маслов Б.Г..Сидоров А.Н. О форме тензора комбинационного рассеяния. Письма в liTv,

1974,т.19,вып.5, с. 264-267

7. Ксенофонтова Н.М., Александров И.В., Бобович Я.С., Соловьев К.Н., Ыкирман C.v., Качура Т.&. Спектры резонансного комбинационного рассеяния порфина и его производных, ¿урн.прикл. спектр.,1974,т.20,вып.5,с.834-839

8. Александров И.В., Бобович Я.С., Маслов В.Г., Сидоров А.Н. Спектры спонтанного комбинационного рассеяния анион-радикалов, дианионов и карбанионов антрацена и его деИтерированных производных. Доклада АН СССР, сер.физич., 1975,т.221, J* 3, с.567-571

9. Александров ¡1.3., Бобович Я.С., Цаслов ¿¡.Г., Сидоров А.Н. Спектры комбинационного рассеяния анион-радикалов ди^енпла. Оптика и спектр.,1975,т.38,вып.4,с.6ъ5-691

Ю.Александров И.В. .Беляовская Плл..Бобович Л.С..Борткевич А.В. , ¡Ласлов В.Г. Комбинационное рассеяние в системах с выраженным вибронным взаимодействием. Бурн.эксп. и теоретич.шизики,

1975,т.68,с.1274-1285

11.Александров И.В., Еобович Я.С., Сидоров А.Н. Сравнительное исследование резонансных спектров CKF анионов и катионов органических соединений. Тезисы доклада на 1-ой Всесоюзн. конференции по комбинационному рассеянию света. Киев, 1975, часть I,с.72-73

12.Александров И.В. Спектры резонансного спонтанного комбинационного рассеяния молекулярных ионов. Автореферат диссертации

на соискание ученой степени кандидата физ.-матем.наук, 1976, БОИ,Ленинград

13.Александров И.В., Бобович Я.С., Вартанян А.Т., Сидоров А.П., Колебательные спектры и структура молекул трифенилметановых красителей. Оптика и спектр.,1977,т.42,вып.I,с.64-70

14.Александров И.В. .Елецкий Н.П., Сидоров А.Н. Колебательные

спектры катионов металл-порфиринов. Тезисы доклада на Всесоюзной конференции по химии и геохимии порфиринов. Душанбе, 1977, с.66-67

15. Александров И.В., Беседин В.И., Бобович Я.С., Дикун П.П.

О возможностях идентификации и исследования структуры нитро-заминов по спектрам комбинационного рассеяния. Журн.прикл. спектр.,1977,т.27, вып.3,с.514-519

16. Александров И.В.,Бобович Я.С. Изучение вибронных взаимодействий в анионах органических молекул с вырожденными электронными состояниями методом резонансной спектроскопии комбинационного рассеяния света. Тезисы доклада на ХУШ-ом Всесоюзном съезде по спектроскопии,Горький,1977,с.73-74

17. Александров И.В., Бобович Я.С., Вартанян А.Т. Особые случаи вибронных взаимодействий, обнаруживаемые по спектрам резонансного СКР. Оптика и спектр., 1978, т.44,вып.3,с.496-499

18. Александров И.В., Бобович Я.С..Вартанян А.Т. Сравнительное изучение спектров комбинационного рассеяния, ИК-поглощения и спектров Шпольского индигоидных красителей. Оптика и спектр., 1978, т.45,вып.3,с.605-603

19. Александров И.В., Бобович Я.С. Спектроскопия комбинационного рассеяния сложными органическими молекулами в ионизованных состояниях. В сборнике"Современные проблемы спектроскопии комбинационного рассеяния света",Г,1.,"Наука", 1978, с.279-296

20. Александров И.В., Елецкий Н.П., Сидоров А.Н. Колебательные спектры дикатионов металл-порфиринов. Биофизика, 1980,

т.25, И 3, с.379-384

21. Нестерова З.В., Александров И.В., Мельник И.В., Непорент Б.С. Саттаров Д.К. Параметрическое возбуздение ВКР в волоконном световоде. Письма в КЭТФ, 1980,т.31, 15 6, с.332-335

22. Нестерова З.В., Александров И.В., Мельник И.В. .Непорент Б.С., Саттаров Д.К., Сафиулина С. С. Комбинационный параметрический преобразователь света на волоконном световоде. Письма

в КТФ, 1980, т.7, вып.II,с.68-71

23. Нестерова З.В., Александров И.В., Мельник И.В., Непорент Б.С, Саттаров Д.К., Сафиулина С.С._ 0 параметрическом механизме возбуждения ВКР в волоконном световоде. Тезисы доклада на Х-ой Всесоюзной конференции КиНО,Киев, 1980,с. 178

24. Нестерова З.В., Александров И.В., Саттаров Д.К. Нелинейное

преобразование лазерного излучения в волоконных световодах. Тезисы доклада на Всесоюзной научно-технич.конференции "Применение лазеров в системах передачи, преобразования и обработки информации, Ленинград, 1981, с.62-64

25. Нестерова З.В., Александров П.В., Полницкпй A.A., Саттаров Д.К. Особенности распространения мощных сверхкоротких световых импульсов в многомодовых оптических волокнах. Письма в ЖЭТФ, 1981,т.34,вып.7,с.391-395

26. Нестерова З.В., Александров П.В., Лебедев В.Г., Полницкий

A.A., Саттаров д.К. Исследование временных и амплитудных характеристик стоксовых компонент ВКР с помощью скоростного фоторегистратора. Квантовая электроника, 196?,т.У,о.I0H1-1016

27. Нестерова З.В., Александров И.В., Полницкий A.A., Саттаров Д.К., Соловьев В.В. Нелинейное смешение мод и условия солп-тонного режима распространения сверхкоротких световых ил-пульсов в многомодовом волоконном световоде.Тезисы доклада на XI-ой Всесоюзной конференции КиНО,Ереван,1982,с.464-465

28. Нестерова З.В., Александров II.В., Полницкий A.A., Саттаров д.К..Соловьев В.В., Сафиулина С.С. Влияние величины линейных потерь на характер распространения интенсивных световых импульсов в многомодовых световодах. Тезисы доклада на 1-ол Всесоюзной конференции ко технологии волоконных световодов, Горький, 1982, с.122

29. Нестерова З.В., Александров И.В., Полншцсий A.A., Соловьев

B.В. .Саттаров Д.К. Способ передачи по многомодовому волоконному световоду коротких оптических импульсов. Авт.свидетельство ¡г 1085397 от 08.12.83 г.

30. Нестерова Ь.В., Александров П.В., Петровский Г.Т. Определение времени Tg и экспериментальная проверка теорий колебательной дефазировки молекул в жидкой фазе. Тезисы доклада на совещании по спектроскопии комбинационного рассеяния. Красноярск,1983, с.60-61

31. Нестерова З.В., Александров И.В., Полницкпй A.A..Петровский Г.Т. Роль микродефектов сердцевины волоконных световодов в процессе нелинейного преобразования энергии световых импульсов. Письма в ЖТФ,1983,т.9,вып.21,с. 1327-1331

32. Нестерова З.В., Александров И.В., Соловьев В.В. Экспериментальное наблюдение ударных волн огибающих сверхкоротких

световых импульсов. Оптика и спектр.,1984,т.56,вып.4, с.577-

- 579

33. Нестерова З.В., Александров И.В. Конкуренция нелинейных процессов преобразования энергии пикосекундных импульсов в оптических волокнах.Тезисы доклада на Ежегодной сессии Отделения общей физики и астрономии и Отделения ядерной физики АН СССР. Mi,1984,т.143,вып.3,с.484-486

34. Александров И.В., Нестерова З.В., Петровский Г.Т. Вынужденное комбинационное рассеяние света на микродефектах структуры кварцевых волоконных световодов. Доклады АН СССР,сер. шизич. ,1984,т.279, 3, с.609-613

35. Александров П.В., Нестерова З.В. Самосжатие пикосекундных световых импульсов в средах с электронной нелинейной восприимчивостью. Письма в STi»,1984,т.Ю,вып.19,0.1174-1177

36. Александров К.В., Нестерова З.В. Способ наполнения оптического волоконного преобразователя жидким органическим соединением. Авт.свидетельство JS 408944 от 15.04.84 г.

37. Александров II.В. Прямые измерения времен колебательной дефе-зировки молекул в жидкой фазе при возбуждении нестационарного ВКР в капиллярном волоконном световоде. Известия АН СССР сер.физич.,1984,т.48, JS 3,с.440-444

38. Нестерова З.В., Александров И.В. Ударные волны огибающих пикосекундных световых импульсов в изотропных жидкостях. CTi>,I985, т.88,вып.I,с.96-105

39. Нестерова З.В., Александров И.В., Медведев A.A., Полницкий A.A., Соловьев В.В. Многоволновый комбинационный преобразователь лазерного излучения. Опт.-мех.промышленность,1985,

П I,с.28-30

40. Александров И.В., Нестерова З.В. Влияние электронной и ядерной гиперполяризуемости молекул на образование ударных волн огибающих световых импульсов в жидких средах. Оптика и спектр., 1985,т.59,вып.3,с.532-536

41. Александров И.В.,, Петровский Г. Т. .Нестерова З.В. ,йахов В.В., Карпов Л.Г. Вынужденное комбинационное рассеяние света в волоконных световодах на основе легированных кварцевых стекол.Физика и химия стекла,1986,т.12, J5 4,с.443-447

42. Нестерова З.В., Александров И.В. О связи между структурой микродефектов кварцевых стекол и ВКР в волоконных световодах на их основе. Зурн.прикл.спектр.,1986,т.45, J5 4,с.670-675 ,

43. Александров И.В., Ионина Н.В. .Нестерова З.В. Способ измерения оптических потерь в одномодовом волоконном световоде. Авт.свидетельство ii 1469375 от 01.12.88 г.

44. Александров-И.В..Нестерова З.В.. Источники когерентного излучения на основе оптического волокна. Опт.-мех.промышюн-ность,1387, Ji 3, с.53-60

45. Александров И.В., Нестерова З.В. Способ получения сверхкоротких световых шлпульсов. Авт.свидетельство J.» I5I2359 от 0I.06.b9 г.

46. Нестерова З.В., Александров И.В., Петровский Г.Т. НолинеЛю--оптические методы исследования структуры микродефектов стекла. В сборнике трудов № Всесоюзнovo совещания но стеклообразному состоянию. Л-д,"Наука",I98b,с.39-45

47. Александров И.В., Ионина И.В..Нестерова З.В. Об измерении оптических потерь в одномодовом волоконном световоде в режиме комбинационного усиления лазерного излучения.Опт.-мих. промышленность,1990, Ji 9,с.29-30

48. Александров И.В., Лебедев В.Б., Нестерова З.В., Полницкий A.A..Соловьев В.В. Устройство для измерения дисперсии показателя преломления одномодового волоконного световода. Авт. свидетельство Я 1553886 от 01.12.89 г.

49. Александров И.В., Соловьев В.В., Нестерова C.B. Стабилизация параметров пикосекундных импульсов при ВКР в волоконном световоде. Тезисы доклада на 1-ой Всесоюзной конференции "Физические проблемы оптической связи". Севастополь,1990,

с. 102

5<J. Aleksandrov I.V. ,Nesterova '¿.V. ..retrovskii li.T. Non-linear optical investigations of glass structure. Journal of

Non-Crystalline Solids, 1990, v.123,p.223-229

Литература

11. Albrecht A.C. Journ.Chem.rh.ys., 1961,v. 34,p.1476

12. Ахманов С.А..Драбович K.H., Сухоруков А.П., Чиркин A.C. ЖЭТО.1970,т.59,с.485

Î3. bisher S.F. ,-ЬаиЪегеаи A. Ghem.rhys.-bett. ,1975>v.3i>,p.6

14. ихЬоЪу U.W. Journ.Ohem.i'hys.,1979fv.yO,p.26u5

5. Harris C.B,,Shelby H,M., Cornelius r. A. J^hys.Kev.Jjett., 1977,v.38,p.1415

JI6. Серкин В.Н. Экстремальное сжатие оптических волновых

пакетов в волоконных световодах. Краткие сообщения по физике 1987, Ü 6,с.30-32 Л7. Yajima Т. Japan 0.Appl.ihys. ,1982,v.21 ,p.1im Л8. Островский Л.А. ЖЭ1®,1966,т.51,с.1189; 1968,т.54,с. 1235 Л9. Fisher-R.А. ,Bishel W, Journ.of Appl.,rhys. ,1975,v.46,р.4-921 ЛЮ. Силинь А.Р. ,Скуя Л.Н. .Шендрик A.B. Физика и химия стекла,

1978, т.4, К 2,с.405 ЛИ. ücissberger A.K. ,Galeener Ь'.Ь. ,iJhys.Kev.B,1983,v.28,p.326e Л12. .Phillips J.S., Journ.of Non-Cryst.Sol.,1984,т.63,р.347