Взаимодействие световых волн в поглощающих средах при наличии обратной связи тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

. ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ТИТОВ Валерий Николаевич

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТОВЫХ ВОЛН В ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕДАХ ПРИ НАЛИЧИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ

(01. 04.03 - радиофизика)

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

На правах рукописи УДК 621.373.826.

Автореферат

Москва -1992

Работа вьполнена на кафедре радиофизики физического факуль тета МГУ им. И. В. Ломоносова.

Научньй руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук, профессор Сухоруков А. П.

доктор физ.-мат. наук, член-корр. АН Беларуси, профессор. Рубанов А. С.;

кандидат физ.-мат. наук, ст.научный сотрудник Одинцов В. И.

Ведущая организация;

Институт общей физики РАН

Защита диссертации состоится

1992 г. в

I 2- час. мин. на заседании Специализированного Совета К 033.03.92 Отделения радиофизики физического факультета Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, аудитория »9 .

Адрес: 119899, ГСП. г.Москва, МГУ, физический факультет. Специализированный Совет К 033.03.92 Отделения радиофизики.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке физического факультета МГУ.

Автореферат разослан " 3О" 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета К 053.03.92. кандидат физико-математических наук

/¿¿¿¿Г-

-у

И. В. Лебедева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Обращение волнового фронта СОВФ) лазерного излучения одно из наиболее широко используемых на практике явлений нелинейной оптики. В настоящее время известно большое количество разнообразных способов ОВФ, используших различные виды вынужденного рассеяния, нелинейное взаимодействие световых волн (различные механизмы нелинейности среды и геометрии взаимодействия). отражение повержостьп и т.д. В видимом и ближнем ИК диапазонах длин волн наибольшее применение имеет ОВФ при ВРМБ. Однако в средней Ж области спектра, в которой расположены линии генерации мощных и эффективных газовых лазеров. ОВФ при вынужденном рассеянии весьма затруднительно.

В среднем ИК диапазоне применяется ОВФ методом динамической голографии, основанным на четьрехволновом взаимодействии СЧВВ). В отличие от самообращения при ВРМБ в данном случае необходимо использование опорных волн, которьв должны быть гораздо более интенсивными, чем сигнальная волна, и иметь комплексно-сопряжен-ньв еолновыэ фронты Эти требования существенно затрудняет реализаций ОВФ при ЧВВ мощного лазерного излучения.

В связи с этим представляет интерес исследование возможности самообращения при ЧВВ в схеме с усилением в петле обратной связи СПОС). Теоретические и экспериментальны? исследования показали. что сохраняя достоинства, присущие традиционной схеме взаимодействия, данный способ может в принципе иметь ряд важных преимуществ; нет необходимости использовать фазово-сопряженнш мощные волны накачки: качество обращения менее чуствительно к самовоздействио волн и неоднородности.! нелинейной среды; происходит значительное усиление обращаемого сигнала. Однако в настоящее время нет достаточно полного понимания процессов, протекавших в рассматриваемой схеме взаимодействия, что затрудняет прак-тичскуо реализации ОВФ-ЧВВ с усилением в ПОС с высокой эффективность!} и качеством обращения.

В свете сказанного вызе представляется актуальным всестороннее и детальное теоретическое исследование влияния на эффективность и качество ОВФ всего комплекса физических параметров

-г -

схемы взаимодействия с усилением в НОС, для различных типов нелинейных сред и характеристик лазерного излучения.

Целью настоящей работы является установление основных закономерностей динамики светоиндуцированного возмущения диэлектрической проницаемости и развития генерации в схеме с усилением в ПОС в среднем ПК диапазоне для двух типов нелинейности-- среда с тепловьм механизмом нелинейности и резонансньД-поглощающий газ; определение зависимости энергетической эффективности генерации и характеристик выходного излучения (временная структура и количество импульсов, их длительность и т.д.) от совокупности физичес них параметров различных модификаций схемы взаимодействия; выявление возможности оптимизации рассматриваемой схемы с точки зрения получения эффективной генерации излучения с требуемыми параметрами.

Научная нобизвя работы заключается в следующем:

1.В рамках нестационарной модели, учитывающей пространственно-периодическую по поперечной координате неоднородность возмущения коэффициента поглощение, теоретически исследовано взаимодействие двух световых импульсов в резонансно-поглоишпщем газе при наличии обратной связи. Выявлены возможности оптимизации процесса формирования светоиндуцированной решетки коэффициента поглощения с точки зрения достижения наибольшей амплитуды и максимально медленного последующего насыщения.

2.Проведены численные эксперименты по исследование ЧВВ в резонансно-поглощаидем газе с усилением в ПОС. Определены условия эффективной генерации, выявлены механизм самоограничения длительности импульса выходного излучения схемы, возможность появления дополнительных импульсов, исследовано влияние развития излучения в попутном с задавшим генератором направлении.

3.Аналитически и численно исследовано нестационарное взаимодействие двух световых импульсов в среде с тепловьм механизмом нелинейности, в том числе й при наличии обратной связи. Выяснено влияние на энергообмен волн и динамику светоиндуцированной решетки возмущения плотности акустических колебаний, возникавших

- 3 -

вследствие пространственно-неоднородного тепловыделения, и фазового рассогласования на входе в среду, обусловленного наличием обратной связи.

4.Проведено численное моделирование развития генерации на тепловой нелинейности в схеме с усилением в ПОС. Определены ¡закономерности изменения эффективности генерации и временной структуры выходного излучения при варьировании основных физических параметров рассматриваемой схемы взаимодействия.

Практическая значимость работы. Закономерности процесса развития генерации и динамики светоиндуцировзнного возмущения диэлектрической проницаемости при взаимодействии световых волн в поглощающих средах с усилением в ПОС. обнаруженные в результате аналитического и численного исследования на основе предложенных нестационарных моделей, могут быть использованы при разработке систем ОВФ и распознования изображений, а такге лазеров с распределенной обратной связьс. Разработанные алгоритмы и со?данные на их основе программы для решения системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающие нестационарное взаимодействие волн с усилением в ПОС, могут быть использованы для расчета оптимальных параметров конкретных экспериментальных схем. а в модифицированном виде для исследования возможности реализации 013Ф--ЧВВ с усилением в ПОС в средах с другими типами нелинейности.

На за супу выносятся следукищж лолоимшя:

1.Динамика светоиндуцированного возмущения коэффициента поглощения при взаимодействии двух оптических волн в резонансно-пог-лошавдем газе при наличии обратной связи.

2.Закономерности развития генерации в резонансно-поглощающем газе в схеме с усилением в ПОС. в частности, механизм самоограничения длительности импульса выходного излучения, появление дополнительных импульсов, условия эффективной генерации, в т. ч. и с учетом попутного излучения.

3.Анализ влияния светоиндуцированных акустических колебаний среды и фазового рассогласования на входе в нее на энергообмен оптических волн и динамику пространственной решетки возмущения

плотности, проведенный на основе аналитического и численного решения полученных уравнений, описывавших нестационарное взаимодействие двух световых импульсов б среде с тепловой нелинейностью при наличии обратной связи.

4. Установление закономерностей изменения временной структуры и энергетических характеристик излучения, развивавшегося на тепловой нелинейности при ЧВВ с усилением в ПОС. при варьировании основных физических параметров рассматриваемой схемы взаимодействия. .

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 11 Всесоюзной конференции "Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах" СМинск, 1989), XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (С.-Петербург. 1991). на семинаре лаборатории нелинейной оптики в ФИАНэ АН СССР.

Пубдшацнк. Основные результаты диссертации галогены в семи опубликованных работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структра и общ! днссертадон. Диссертация состоит из Введения, трех глав, Заключения, содермт 188 станиц текста. 37 рисунков. Список литературы содержит 112 названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении дается общий обзор исследуемой проблемы, обосновывается актуальность избранной темы, определяется структура диссертации в целом, указываются новизна и практическая ценность полученных результатов, формулируются основные положения, вносимые на защиту.

В первой главе рассмотрена динамика возмущения диэлектрической проницаемости резонансно-поглощающего газа при воздействии на него двух пересекающихся под небольшим углом световых пучков.

причем как для взаимодействия независимых волн, так и при наличии ПОС Сбез усиления в ней).

В первом параграфе представлена модель взаимодействия двух световых волн в резонансно-поглощающей газе, учитывающая нестационарность и пространственно-периодическую по поперечной координате неоднородность возмущения диэлектрической проницаемости. Для описания динамических явлений получена система безразмерных уравнений для комплексных амплитуд световых волн и возмущения коэффициента поглощения.

Во втором параграфе рассмотрено воздействие на умеренно поглощающую среду двух световых импульсов, имеющих временной профиль в виде ступеньки. Получены аналитические вьражения для возмущения коэффициента поглощения, на основе которых анализируются характерны» особенности динамики светоиндуцированной решетки. Продемонстрировано хорошее согласие аналитических вьрахений с результатами численных экспериментов.

В третьем параграфе описан алгоритм численного решения системы уравнений для комплексных амплитуд световых волн и возмущения коэффициента поглощения, полученных в первой параграфе.

В четвертом параграфе представлены результаты численного кэделирования. проведенного с использованием описанного алгоритма, и на основе этих результатов проведен анализ закономерностей динамики развития возмущения диэлектрической проницаемости при взаимодействии в резонансно-поглощающем газе двух оптических волн для произвольных величины поглощения и временной формы импульсов. Выяснено, что поведение светоиндуцированной решетки зависит главным образом от следующих безразмерных параметров; отношение интенсивности световых импульсов к интенсивности насыщения перехода среды эффективная длины линейного поглощения света вь/. отношение времени задержки в ПОС к времени релаксации решетки т^т^. а также от временной формы этих импульсов и отношения их длительности к времени релаксации решеток В случае 10/1,>1 поведение свегоиндудировзнноЯ решетки имеет принципиально нестационарный характер: ее амплитуда перед выходом на стационарный уровень, имеет максимум, значительно превосходящий этот уровень. Показано, что при фиксированных остальных пзрамет-

- Б -

рах существуют оптимальные (с точки зрения достижения наибольшей амплитуды светоиндуцированной решетки и максимально медленного последующего нэсщения) плотность энергии световых импульсов и область значений 1^1 с соответствующими им формой и длительностью этих импульсов.

В пятом параграфе рассматривается уравнения для комплексных амплитуд световых волн и возмущения коэффициента поглощения с учетом различного количества пространственных гармоник светоиндуцированной решетки и интенсивности взаимодействующих импульсов и на основе численного решения этих уравнений обосновывается правомерность пренебрежения влиянием вьеших гармоник.

Рассмотренная в первой главе теория взаимодействия двух световых волн в резонансно-поглоаагжем газе во второй главе обобщается на случай многоволнового взаимодействия, на основе чего численно исследуется динамика генерации в схеме с усилением в ПОС.

Первьй параграф посвещен исследование развития генерации в случав, когда в схеме происходит нелинейное взаимодействие четырех волн: излучение задающего генератора и распространявшееся навстречу ему выходное излучение - модель четьрех волн. В результате численных экспериментов выяснено, что определяющее влияние на динамику генерации и ее эффективность оказывают совокупность следующих параметров: отношение интенсивности импульса задающего генератора к интенсивности насыцения . резонансно-поглощающего газа 10/1. временная форма этого импульса и отношение его длительности к времени релаксации светоиндуцированной решетки т^/т^д. эффективная длина линейного поглощения света аь1. отношение времени задершки в ПОС к времени релаксации решетки а также инкременты усиления в ПОС для излучения на частоте задающего генератора и на частоте выходного излучения 11ю и величина дополнительного ослабления в ПОС излучения задающего генератора (параметр в).

Динамика генерации существенно зависит от соотношения между длительностью импульса задающего генератора и временем достижения максимума амплитуды светоиндуцированной решетки: для фиксированных значений параметров аь1. Ьог Ью. 5 и су-

шествует некоторое оптимальное значение т(/тут. зависящее от временного профиля импульса задавшего генератора . при котором эффективность генерации максимальна, т. е. имеется возможность оптимизации рассматриваемой схемы с точки зрения получения максимальной энергии импульса выходного излучения. Существует механизм самоограничения длительности развивающегося в схеме импульса. за счет уменьшения амплитуды светоиндуцированной решетки вследствие эффекта насыцения перехода в резонансно-поглощающем газе генерируемы* излучением. Для типичных в экспериментах по ОВФ-ЧВВ параметров длительность импульса выходного излучения примерно равна 0.

При варьировании параметра С или с^Ю и фиксированных остальных параметрах С при условии, что т^т^ каждый раз равно оптимальному значению) существует область изменения (или которой соответствует наиболее эффективная ген&рзиия в схеме. При отклонении от указанной оптимальной области эффективность генерации снижается вплоть до практически полного ее прекращения. При уменьшении параметра аь/ эффективность снижается за счет сокращения протяженности области нелинейного взаимодействия волн, а при его увеличении - за счет снижения уровня амплитуды светоиндуцированной решетки. В пределах оптимальной области изменения скорость развития генерации и темп возрастания амплитуды светоиндуцированной решетки примерно совпадают.

Для достаточно больших значениях эффективной длины линейного поглощения и достаточно высокой интенсивности импульса задающего генератора его длительность существенно превосходит время задержки генерации т^ плюс длительность импульса выходного излучения. В этом случае возможно развитие дополнительных импульсов после окончания основного импульса С в течение которого амплитуда светоиндуцированной решетки резко уменьшается) вследствие повторного возрастания амплитуды решетки за счет воздействия на среду оставшейся части импульса задающего генератора.

Существует некоторое значение параметра С при фикси-

рованных всех остальных параметрах), которому соответствует наиболее эффективная генерация в схеме: при отклонении от оптималь-

Г1/ТУТ

возрастания несоответствия темпов формирования светоиндуцирован-ной решетки и развития излучения в схеме. Для выполнения пороговых условий развития генерации необходимо существенное превыие-ние усиления в ПОС генерируемого излучения по сравнению с излучением задающего генератора, которое может вызвать нежелательное насыцение усилителя прежде, чем произойдет развитие импульса выходного излучения.

Вб втором параграфе рассмотрена динамика генерации в схеме с учетом влияния на исследуемьв процессы излучения в направлении. попутном распространенно импульса задающего генератора -модель шести волн. Развитие излучения в попутном направлении приводит к значительному снижению эффективности генерации выходного излучения (в направлении, противоположном распространению излучения задающего генератора), причем справедливы следующие энергетические соотношения; плотность энергии выходного излучения меньше или равна плотности энергии попутного излучения, а суммарная плотность энергии излучения в обоих направлениях меньше соответствующей величины для выходного излучения в рамках модели четьрех волн. Наличие генерации в попутном направлении приводит к формированию в нелинейной среде встречных светоиндуциро-ванных решеток, вследствие чего при достаточно вьсокой интенсивности излучения задающего генератора сразу за основнш импульсом выходного излучения может следовать дополнительна импульс.

Третья глава посвешена взаимодействию световых волн в среде с тепловым нелинейностью. В первом параграфе дано описание нестационарного взаимодействия двух пересекающихся под небольшим углой волн. Модель учитывает пространственно-периодическую неоднородность возмущения плотности и гидродинамические процессы ее установления и позволяет исследовать влияние светоиндуцировзнных акустических колебаний на рассматриваемые явления. Получена система безразмерных уравнений для комплексных амплитуд световых волн и возмущения плотности, рассмотрены начальные и граничные условия для этой системы уравнений, соответствующие взаимодействию как независимых волн, так и при наличии ПОС С без усиления в ней). Для физических параметров, типичных в экспериментах по ОВФ, сделаны оценки и проведен анализ характерных времен.

Во втором параграфе описан алгоритм численного решения полученной системы основных уравнений используемой модели. В третьем параграфе представлены результаты аналитического и численного исследования этой системы уравнений и на их основе проведен анализ закономерностей нестационарного взаимодействия двух световых волн и динамики возмущения плотности в среде с тепловьм механизмом нелинейности. Приводится сравнение полученных результатов с вытекавшими из традиционной квазистационарной теории, а также с экспериментальными данными.

Выяснено, что определяющее влияние на динамику развития светоиндуцированной пространственной решетки диэлектрической проницаемости оказывают плотность энергии импульсов эффективная длина линейного поглощения оптического излучения а/, отношение периода акустических колебаний к длительности цветовых импульсов т</т1 и временная форма этих импульсов на входе в среду. а для схемы взаимодействия с обратной связью также и отношение времени задержки в ПОС к длительности светового импульса т,/*,. Показано, что в ситуации, характерной для экспериментов по ОВФ при ЧВВ, светоиндуцированные акустические колебания среды оказывают существенное влияние на энергообкен между взаимодействующими оп-тическими волнами и динамику возмущения диэлектрической проницаемости, в том числе и в случае т /т^Ь Акустические колебания существуют в течение времени пробега звуковой волной половины поперечного сечения области взаимодействия и проявляются в виде стоячей волны С с амплитудой, пропорциональной интенсивности световых пучков и отношению т и с периодом т^, определяемым пространственным периодом интерференционной картины взаимодействующих световык волн).

Установлено, что в схеме с обратной связью С по сравнении с взаимодействием независимых волн) вследствие наличия фазового рассогласования на входе в нелинейную среду между существующей в ней светоиндуцированной решеткой возмущения диэлектрической проницаемости и оптическим излучением, прошедшим по ПОС, энергообмен между световыми волнами происходит гораздо эффективнее, пространственное распределение амплитуд и фаз светоиндуцированной-решетки и оптических волн вдоль области взаимодействия сущест-

венно неоднородно, амплитуда акустических колебаний вьше и их влияние на рассматриваемые процессы более ярко вьражено, причем при прочих равных условиях амплитуда акустических колебаний максимальна в случае, когда ^«начисленное моделирование показало, что при увеличении энергии световых импульсов вначале возрастают как средний уровень амплитуды светоиндуцированной решетки, так и амплитуда акустических колебаний, а затем Ст.к. величина указанного фазового рассогласования пропорциональна интенсивности взаимодействующих в среде волн) происходит насыщение роста среднего уровня амплитуды решетки и начинаются сбои акустических колебаний, тан что последние становятся нерегулярные; интенсивности взаимодействующих световых волн на выходе нелинейной среды соответственно также испытывают нерегулярные осцилляции.

Далее рассмотренная в первых трех параграфах методика описания нестационарного взаимодействия двух волн обобщается на случай ЧВВ в схеме с усилением в ПОС. В четвертом параграфе представлена математическая модель с разделенными во времени процессами формирования светоиндуцироЕанной решетки и развития генерации выходного излучения Ссхема с задержкой включения усилитель в ПОС).

В пятом параграфе анализируются результаты численных экспериментов, проведенных на основе описанной модели, а также обсуждаются особенности рассматриваемых процессов для схемы, в которой генерация происходит одновременно с формированием светоиндуцированной решетки. Показано, что интенсивность и форма импульса выходного излучения определяются плотностью энергии импульса задающего генератора Е^. эффективной длиной линейного поглощения светового излучения а1, соотношениями т>/т1 и ть/т(; его фаза изменяется скачкообразно через промежуток времени, равньй а величина скачка фазы определяется интенсивностью взаимодействующих в среде световых волн. Импульс выходного излучения поязляет-сяется с задержкой по времени та по отношению к моменту включения усилителя в ПОС, причем г^ возрастает при увеличении и уменьшении • Е^ и «ь/. После выхода интенсивности выходного излучения на стационарный уровень, около этого уровня происходят ос-

цилляиии за счет акустических колебаний плотности среды с периодом тл и амплитудой, пропорциональной интенсивности импульса за-дашего генератора и отношение При увеличении этого отно-

шения амплитуда осцилляций с периодом ^ становится сравнимой со средним уровнем, так что от параметра зависит также и пиковая интенсивность генерируемого в схеме импульса.

Из численных расчетов следует, что изменение интенсивности а формы импульсов выходного излучения при варьировании плотности энергии импульса задающего генератора Бв соответствует описанным выие закономерностями изменения динамики светоиндуцированного возмущения плотности при варьировании этого же параметра. При увеличении Ее от минимальных значений средняя интенсивность выходного излучения вначзле быстро достигает максимума С за счет возрастания среднего уровня амплитуды светоиндуцированной решетки). далее спадает до минимума С вследствие насьщения роста среднего уровня амплитуды решетки и увеличения фазового рассогласования на входе в среду), вновь возрастает (за счет возрастания амплитуды акустических колебаний плотности среды), а затем выходит на практически неизменный уровень вследствие "ого. что начинается сбои акустических колебаний. При этом в случае т/^ £.0.3 импульс выходного излучения, имевший компактный профиль для небольших энергий импульса задавшего генератора, при ее увеличении на подходе к минимуму, фактически разделяется на несколько импульсов С так как средняя интенсивность спадает до уровня амплитуды осцилляций с периодом т^). а затем, в результате сбоев акустических колебаний, интенсивность выходного излучения испытывает нерегулярны? осцилляции и генерируемый импульс приобретает изрезанную форму.

Выяснено, что при фиксированных остальных параметрах существует оптимальное значение <¡1. которому соответствует наиболее эффективная генерация в схеме; при отклонении от этого значения эффективность генерации снижается вплоть до практически полного ее прекращения С при уменьшении параметра аI за счет сокращения протяженности области нелинейного взаимодействия волн, а при его увеличении - »следствие возрастания диссипации энергии лазерного излучения в среде).

Расчеты, проведенные в случае.различавшихся частот задающего генератора с^ и выходного излучения и3 показали, что при этом возможно получать импульсы с той же энергией, что и в случае и существенно больший коэффициент отражения схемы по энергии.

В Заключении сформулированы основные результаты работы;

1.В рамках нестационарной модели, учитывающей пространственно-периодическую по поперечной координате неоднородность возмущения коэффициента поглощения, исследовано взаимодействие двух световых импульсов в резонансно-поглоцащеы газа при наличии обратной связи. Для узренного поглощения Са^ ^ П и временного профиля световых импульсов в форме ступеньки, получено аналитическое вьраженш, описызаицее дшамику амплитуды светоиндуциро-вакной пространственной решатки коэффициента поглощения. В случае произвольны* величины поглощения в врешнной формы импульсов проведены численные эксперименты. Б частности, показано, что при фиксированных остальных параметрах существуют оптимальные С с точки зрения достижения наибольшей амплитуды светоиндуцнрован 1 юЯ решетки и максимально медленного последующего насщения) плотность энергии световых импульсов и облает^, значений с со-ответ^гвуадиыи вм формой и длительностью этих импульсов.

2. Проведены численные эксперименты по исследованию ЧВВ а резонансно-поглощащеы газе с усилением в ПОС. Выявлен механизм самоограничения длительности генерируемого в схеме импульса. Показано, что одним из условий эффективной генерации является примерное равенство скорости ее развития и теша возрастания ашли-туды светоиндуцированной реаатки. В .частности, при фиксированных остальных параметрах существуют оптимальные эффективная длина линейного поглощения аь/ и отношение времени задержки в ПОС ^к времени ЛМГ релаксации х^^. а для фиксированной временной формы импульса задающего генератора (длительностью т() имеется некоторое оптимальное значение отношения т^т^. Обнаружено, что при достаточно высокой интенсивности излучения задавшего генератора и достаточно больших значениях аь/ возможно появление дополнительна импульсов после окончания основного импульса выходного излучения. Вьиснено. что развитие в схеме попутного излуче-

ния приводит, во-первых, к значительному (более, чем в 2 раза) снижению эффективности генерации выходного излучения С в направлении. противоположном распространению излучения задающего генератора), энергия которого меньше или равна энергии попутного излучения, во-вторых, к формированию в среде встрзчных светоинду-дированных решеток, вследствие чего при достаточно высокой интенсивности излучения задающего генератора сразу за основным импульсом коде? следовать дополнительна.

3.В рамках модели, учитывающей светоиндуцированнш акустические колебания среды, проведено аналитическое и численное исследование взаимодействия двух световых импульсов на тепловым нелинейности, в том числе и при наличии обратной связи. Показано, что в ситуации, характерной для экспериментов по ОВФ при ЧВВ, акустические колебания среды проявляются в видэ стояче!} волны с амплитудой, пропорциональной интенсивности световых пучков и отношению т^/т, (где - период акустических колэбаний, а т( -длительность световьи импульсов), существуют в течение времени пробега звуковой волной половины поперечного сучения области взаимодействия и оказывают значительное влияние на знергообме;! между оптическими волнами и динамику возмущения диэлектрической проницаемости, в том числе и в случае та/т(«1. Показано, что в схеме с обратной связью (по сравнению с взаимодействием независимых волн) вследствие наличия фазового рассогласования на входе а нелинейную среду между существующей в ней светоиндуцированной решеткой и оптическим излучением, прошедшим по ПОС, знергообмен между волнами происходит гораздо эффективнее, а амплитуда акустических колебаний выге и их влияние на рассматриваемые процессы более ярко вьражено. особенно при

4.Проведено численное моделирование развития генерации на тепловой нелинейности в схеме с усилением в ГЮС. Показано, что интенсивность и временная форма импульса выходного излучения определяются плотностью энергии задающего генератора Е^ эффективной длиной линейного поглощения света а.1, а также параметрами т/т, и ть/т(; его фаза изменяется скачкообразно через промежуток времени тг а величина скачка фазы определяется интенсивное-• тью взаимодействующих в среде световых волн. После выхода интен-

сивности выходного излучения на стационарный уровень, около этого уровня происходят осцилляции.за счет акустических колебаний плотности среды с периодом тв и амплитудой, пропорциональной интенсивности импульса задающего генератора и отношению т.^,. Генерируемый в схеыэ импульс, имеющий компактный профиль при небольшой энергии шиульсов задающего генератора, при ее увеличении фактически разделяется ка несколько импульсоа С в случае ■^-т, 0.3); при дальнейшем увеличении энергии импульса задающего генератора вследствие сбоев акустических колебаний среды импульс выходного излучения имеет изрезанную форму. Выяснено, что для фиксированных остальных параметров существуют оптимально значения а/ и Е. при отклонении от которых эффективность генерации снижается ьплоть до практически полного ее прекращения. В результате сравнения случаев совпадающих и различных частот излучения зз"эхщего генератора и импульса выходного излучения <(>2. показано, что при можно получить импульсы с той ге

энергией, что и в случае ы^ы^. и существенно больший коэффициент отражения схемы по энергии.

МАТЕРИАЛЫ ДИССЕРТАЦИЙ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУШИХ РАБОТАХ:

1.Сухорукое А.П. .Титов В. Н. .Трофимов В. А. О взаимодействии оптических волн в поглощающих средах с тепловым механизмом нелинейности.- Математическое моделирование.1990,т. 2.№10,с. 26.

2. Сухорукое А. П. .Титов В. Н. .Трофимов В. А. Численное моделирование процессов ОВФ при попутном четьрехволновом взаимодействии. - Известия АН СССР.Сер.физическая.1990.т.34,Кб.с. 1099.

3.Бельдюгин И.М.,Сухоруков А. П. .Титов В.Н. .Трофимов В. А. Динамика развития ЧВВ в среде с тепловьм механизмом нелинейности в схеме с петлей обратной связи.- В сб.:Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах. - Минск, 1990,с. 139.

4.Сухоруков А. П. .Титов В.Н..Трофимов В.А. Математическое модели рование нестационарного взаимодействия двух световых волн в резонансно-поглощающем газе. - Математическое моделирование. 1991.т.3.№2.с.20.

5.Еельдогин И. М..Сухоруков А. П. .Титов В.Н. .Трофимов В. А. Динамика четьрехволновой генерации на тепловой нелинейности с усилением в петле обратной связи. - Квантовая электр. .1891.т. ШЛЮ. с. 732.

В.Еельдюгин И.М. .Сухоруков А. П. .Титов В.Н. .Трофимов В. А. Четырех-волновая генерация в резонансно-поглощающем газе с усилением в петле обратной связи. - Квантовая электр. . 1991 ,т. 18.№5.с. 972.

7.Бельдппш И.М. .Сухоруков А. П. .Титов В.Н. .Трофимов В. А. Четьрех-волновая генерация в резонансно-поглощащем газе с усилением в петле обратной связи.- Тезисы докладов XIV Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике. - Ленинград.1991. т. I.e. 172.