Теоретическое исследование автосолитонов и волн переключения в широкоапертурных оптических бистабильных системах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

и

»

p. В

ж 5?-

то . »

■öl, j

X p

«••î

•a-

о f.

H

■ !

О «

• S

О Ы

° I

в.- s

- p

■a . t>

ft

я

я

Г

то

¥

о.'

"К л

'И- g»

га

- га

fe.]

I-1

ь

•й-i

вз

'■о Й

ОБЩАЯ. характеристика- работы

Актуальность .темь; дясеертзщи', . Возможность примевенйя бистафиьЕЫх-о'ш-ическщ устроготй, -как аналогов' рад®'злйктрокных--схем в . системах -..огггическок 'обработки; информации, для опТичесхйх логичэскйх - ¿шрацш, -,' управлений -и преобразования. параметров ла&ерного • ггзду-Чендасоздйёия ойггическюс . вьййсЛлтльяых-'-'устройств 121.3 .. ди«^ • ^агау^йая* ; Исследования гиетерёзйсвых- явлйда-: в нелдаейЯых ^бистабетьищ ./'а-ютемах-, • Ранее 'ф^пгочно детзлшо - <5ьрм'. исаледовайы • г$гт®рёздсвае. 'явления в .тЬчечййх'недаешых' систёмах, 0!тгзт&кйв системы/'.-размеры^-.котсрых обычно, Значительно превышают. дшну войны''' -света, облздайт - по •сравнению", с- сосредоточешы№ • системами' -рядом- особенностей: Прос^грзнственная; расиредеденнесть--/ делает •' неэквивалентными раздачныё участка рйгняё'ских:,бйсТа<5кльЕ-ых" систем, ■ .что •. - щящзщг к' новым -э'ффзктзм..- Актуальность. ^исследовании- . р'ас-прЁ1делен?1ьгх систем ■обусловлена систем; потребностью,

реализации. : параджжьных '. операций ' .-в- -.-.оптмтескйх,. . вьгЧислйгедьных сйстейах и йеобходадастью- шййатйризэодаоотйяеских- бистабжл-ьных' устройств, . '". '"'■ у- • ' ■ ' ...

К'- мойвнту;- начала-'' работы над,' 'даесбртаци&а '., исследовакие эффектов, поперечной'-- распределенности- представляло ' собой сравнительно новую , задачу - .в тёорш -.' рт%ческрй*.. бистэбильноста. Ранее рассматривался-гистерезис-. профиля' пучка. й-., его--кййётйка, йсуществлйвдайея в -ферме; -ваш' ■щрек.йочёнкя .между,, режимами, отвечающими .'верхней' »йикнёй', ветвям ' з-абрзйной',; - кривой ' - .

,Не былй «йарую^ш/боти^кСй.;¿¡ет^авставйные • • структуры/ родствённые ' ' дасс-шзативнь^' -.структурам:,'': —- 'дафраждаогиые автосолшчжы,. ' —" '. что : нй; ' всеТДз ' ' позволяло ощс.зть ■ - механизм переключения 'шстабщьнра; едетеш.' ; - Не '--быЛи : известны - волны дереключенйя -м^а^скуг.стй8фвфврйй'.«/^»е^авдйнарйавг состоявший . Не рассяатрдаэлось времёшо'е' развита® .крупйых.-'ф^укту'аций 'и 'связанное с 'ними пфёклй4[вниэ:'бйсТабЦяьЙой.сйстеш.. ^кскуссиснныя-. оставался вопрос р.. принципиальной - возкоя|иос-тй'; -;Гйстэ.{з5?зйЬ'а- .при .отражений' ограниченных- пучков--■ и" границы ' нехлйейной -среда,!... ' Нё-доСт-агочнгзд,' разработанность ' проблем,--" связанных"": с -' ' пространственной' распределенностью ''-бйстабилэдых:' систем-, - определяла ^ научный ' йнтзрэс • к решению вопросов-,' поставленных в: диссертагдш." Естественным путём их решения представлялось использование' методов математического

Л- «

■Ь s. о й

- О* -О. ■ £~1 'р , Ï Ж.;' о

, ;Ю."

■ M -

■ (а,.

о ¡я

"■О.

о о - ¡-* 'Л

- , ,5? í-4

•CR ' О (Я О

О, Е- ' "» : 0-Ь Ю

. ® «ч . И. f

о s .о-

H -Ф Ь» '

m- to «

re я №

"о Щ,м ai

о

т..

S

«

ш

а

щ-.ев

Щ)

■ г^

о:

»Г

о ■

.ж:

-а к :

■.а

■о.-..®

■«s

.. iß .g

M.

, Ш' «

•й

ftí

■s.

трзмчения:.между устойядаымй -дат&ямй и водами' переключения иежлу у^ойдао^, д-неуёто?л№оа 'peraatai.'

, ■ температурный. прб'ф&ль .в ' р&щдае •• яешдаого дарекдачещя. однозначно отделяется; :заданием >1' прйем - со'отштствуедее йвачайяе -т-.' (вббвяШм его Vй)'' находится ируелаййя

- m . ш

-тип"

т-

| r(T)dT = G, (3)

/V .

.где'мвтас'габжжьное соетояяйэ тмс = rt-!np$-f:> /0

штёгсдайоста цадащёго; излучения,, при Korqpojw ейврбсть йодаы

пэрекяочекия ргвнь; куда), гм. - ¡з при i < tr, О^тШ,*,'^, -^'-' <

г"п < Г2 при.- . / ';< ^.^ПОСТрОШ^

p{t ) ,;.мы кодам,■ что"' на цюенастй.парййй|эо8- выброса

неполного перзюзсчения* отвечает ■ нвпудБ-.чная - точка, "-xa'petirep'

В настоящей "раШте расчёты.,:пр'о по неявной

.даухс1бйно$ с.теме.

..-Йнтересной особенностью кйнйтуш темивратурйых выбросов, начальные параметры которых йМШШ к щеодЩим в седло сегезрэтриссач, является шмонотояаое временное измейеде гклзййгтров выбросов. Уйазаквде сепаратрисы разделяют начальны© параметры выбросов тт, р на обдаст докритических и зэкритическйх вбзвущений. „инетика темпер&турвдх выбросов в двумерных схемах не . имеет качественных отличий от адасшрйого случая (стержня).

'.',.Примером, на кот opt« демонстрируется рбщноеть сделанных выводов и их применимость к раздавай бистэбильным устройствам, йожёт служить нелинейный мдаерферошТр §абри-Щро. Заметим, что в .случае кнт^рферомефа надо учитывать, ' вообще говоря, как а,мшш'уднш, так и фазсьые возмущения, Исследована кглетика яйгрмгудных возмущении в кольцевом интерферометр? с плоскими зеркалами й слоем нс\»ияейнои среда с резонанс» м насыщавлцшоя пощощенлм. yptibhe-iio для напряженности эжвтраческого поля .в .таком,ив-т^рометгов-имеет вид..

где. ■ >.х — . (Ш .\Й71ошенж.. к....':дщ ютерфером^трд)

л --"йремя, ;-<• и л —i время фобёгэ й фййовый сдоит bq

1,-

K.

CD fr'

К ffi-

CD

я s»

M В-

го ¡S

ч

a S

<о

с* .-SE

й 'S

J3

ш (О

g .a-

«

«Xi

* -, ■ t. .g ■ fe §

O 3 Ц

. o.. H,

£ Ф.

OS " ¡ íi g

s?'

.-rao.. .. о.

а « g ■Ш « я

111 Г, «й I : S. н-

1 о- о » &.. * , ' Й-

-Ь: -S '.

■ « . О ■

© -со в< ■ ñ « >,

и « в-

а.

- и-1

S Í

,. л s

О ОТ -го-V. Ч

в

®

a % i ü з I

, Я 8, » £•&

■ 'да* расчета, .гфофйяя'доля 1ярй

•мрэяевйв -йздаёввд ' :от/"\ границу' .нелинейной ' -среды. Продемонстрирована'■ бистабштькрсть ' ' профиля .-' интенсивности отраженного щ'чка. Показано,-что-дай- ограниченных,пучков/ возможны два. -вид? .его -пррфягя в -среде.: -один-' 'профиль -срответствует ' реж-щу ■ - прохождения; в-прхЩиженйк гмоскйк' волн, .второй -Пррфвдъ строится' :с пощ5щью' сшивания редага прорщенда й- шбрщщогр режима. : / ' • -3. Создан комплекс. программ -для расчёта- прпереч!юк>дномер&ых. и доумфяых' '-структур ' иода , В:- ,нв>8йнеяйых .■ .бистабиль-яых штёрферометрзэр.. Изучены различные : йрострэнствеш^е - • структуры 9'

Об-нарушйш '.. -ц-" --доследрваш -'-."'вода>г " '• .азтошдуляцга- ' и.

Лоств»^. чщяотт' -едмф. % -'рдаяташх точках фронта- эт-й волн.', '. , ■ ' .''-"/:'' ' .'

— 3 области .судествоваййй -шриода^ских -я стохаетичес-йк • режщюв' обнаружены цулБсируйдйё' '.Во'".' зрёмеда -.'неодзородай ' 'распределения .подя.. ЙССДаДОВ^0.1«р!ЯНИ9:.)1е^^ . -

— ' Обнаружены •'. и' - :исследованы ' "; ди^раяцйошые -автосожтер! -в нелшвйных ; - бксггабшьрйх-.. йнтарфэромётрах,.' ' Пйлучейы~ эв-тос'одагрны рззяачных ' тшоб' '..-и.- рзззой:;;\;ширшьП;' '-'ПродеМонстрщэовэя? их устойчивость-. ; ";,- ■' /-. ..'■•-• ■ ,,, ■

— ; Исследовало, • эзащодеЯствш • 'дяфракщояшс '.-автасолщр-чов, ' Построба нафр'раввошснш';.^с<:т9Яв^:Я0жйу двумя -- автреожданамк, устзнавдааюдася; в- задеМостя ^. от 'у. "яачальйого:1 расстояния цеящ ншй.-Показано,' что ,аш!Я#тршкав-пара ..автосодетнрв. "дайжется е.: постоянной- скоростью,' .':,зависйд$я:-, - от. соотноше'щя." ".ширин .

—■ Построены" даеречно-двуиернда, авт&содйшнй.' Показано;»',' что ' их-' характеристики близки,- "к , ;--харай^кяси|сам в

эдаомераом--.случае,, ., --' -'.'■■'.- ,- '■" "' ... :"". -: '■ ....

- 4. Исследовано: дервкдоавЯЕиа : в ' бистабйдъно* .-нелинейном, штерферометрё. при.паденйя .на. него огракичёнвого пучка- света." —Показано;, 'тр!- -умён%^!и«'"М01ррс11(- |ВД9ВДЩ>,пучв# -й- области ' ¡уществования дафрак'г/.онкых автосажтияоз . наблюдаете?; .у-вел^чениё" ' щтенсивнос„ти: пучка-;в иат&рферрмётре^. -а' -'трекдаёа^е -;ае#щ©адого. втерфрометра ./вниз краю ' облаете '■' сществования

втосодатриовч ' ■ ..;.'"'■'' -.' ,'■'■"-' ' ■ V ,..'.'•' ■'. ■'

-' Создан- комплекс 1рзграмм. .-профиля

нтенсдавости'л.йучка- -при.".' -шденщ;.-С;'шш'дьенрга".. йэлучедия; ' да

#1, с.75-79.

7. Rosanov N.H. s Fedorev Я., 'TQIodcjva G.V. Effects, of spatial .disfcributiyity. ii> semiconductor optical bistable systems. • — Fbys. Sta:fc.. SoIiCbJ., 1933,. v.iSO-, '№, p.545-535.

8. Rosaooy ' N.N., ' Khoddve-, S.'!/; Diffraciive autpsalitons in rioniinear interferometers..- 3.Opt .See,Am, В','. -1990v.,7," 'tffc,

. "'p. i057-it>£5. ' .

9... Roganov K.M., Fedoroy -ft»y.,. Kbodoya . в.Ч. Spatio-temporal structures in Jsistaöle optical, schemes. Nonlinear dynemics in optical systems, ecfs. ^ЛЬпфвияг N.'B.,' Sarmlre -E'., Mandel P. -Opt. Sdc. йга, j WasHingtan, DC,. 1-991, p.i96-200. 10.' Födoroy Щ.М., KbQäqva -S.V.,'- Rossnov 'Д'&.М.. Soliton^like transverse structures in, passive and active optical ..bistable .systems. In:. Transverse, patterns. in jtcinlinear optics,

Rcsartijv. ; Svi.W'. , p.ditars '\tfats ЧА.й.-s,' ßrasiül! • A..Z,, associate editors. ; p.röcV.i,a40', '

; 1.1. \g.H.Vаётосолщоны • и-

-щюат'рапйтттт •/, Ус^укт^рв .в'. . условиях . . поперечной нвустдгчйВости.'. г- 01№йка д'й;' 0шктроск01Ш, '1.993, 'Т.72, • с;.!4'33-!4Св.

М2. Ровшгов' Й.'Н. ,V,'. Ходаа , T.Ö.; Ваяны' ' шрекжгаетия - между етз1#юнщжк«й а неетацданаршт. еоатоявиями ш^окоаг^ргдаьа бшзтабш!ьных. .ш^р^рошт^®'.''' Квэнтйвай"'. эжктроника,. 1988,

т.т6, m-,

13-. Розанов-, НЛ.^дербв А.Ф,,, Г.В.'. Эффекты - проетран-

сттнной расдрёд^^ввЬй1» ц оптической' бистабильноети и' оптические вычисления. МтёШя, Шеер.физич., 1989, , т.53, №, с. 1083-1087'.

14. Ros^nov N,K.;,Fejtoroy . .ft,v., -ffedorov S>y. , Khodpva- G.V.

'Di.tfr#etiv* transverse:"patt^rri& i;n. wiäe-äperty.r£ ■ passive- «гЩ acrti.y,e Piorilinear optica! systems and discrete-anal.ogöiiB method for nonlinear optical processing ofinformation. - Ins Chaos .in uptics, ,;Roy n.'i editor. - Proc.SPIE. 1993, v.2039, p.,330-341.

15. Розанов K.H., ,6б)г«ей0В: B.E., Ходона T.B.; Поперечная структура ' поля ', -в ■ ' шжнедаых ;, б^отаби^ьрых 1 интерферометрах.

Ill., Зависшость' йучка от • • Френеля,. — \ Квантовая

, адектроника;'-1983,„' тл; 10, {fed, \с:'<2а55--23э8.

16.- Розанов- И-..Н., Ходоёд ,Г.В.:''■ Пёрезслочеете, . биетабильногсг