Способ усиления и генерации волн

 

(72) Авторы изобретения (Н.ф,йилипецкий, А.НМударкин и В.В.Шкунов е к 1

Институт проблем механики АН СССР . 6:: .: (71) Заявитель (5Й) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ И ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН!

Йзобретение относится к нелинейной оптике, а также к нелинейной волновой механике и может быть использовано в лазерной технике и акустике.

Известен способ генерации волн на основе явления обращения волнового фронта (ОВФ) аостоящий в том, что после прохождения фазово-неоднородной среды испорченный пучок света удается исправить. Каждый элементарный луч пучка на.основе вынужденного рассеяния отражается точно назад и вновь проходит по своей индивидуальной трассе в обратном направлении и тем самым фазовые искажения компенсируютсяпучок выпрямляется 11 ) .

Однако известный споооб ОВФ при вынужденном расстоянии не позволяет получить одновременного усиления об. ращенного сигнала и работает только в узкой спектральной области прозрач ности нелинейного вещества.

Наиболее близким к предложенному изобретению является способ усиления

7 и генерации волн, включающий формирование нелинейного усилительного элемента и многократное взаимодействие опорной и сигнальной волн с перераспределением энергии из опорной волны в сигнальную. В качестве нели-. нейного элемента используют четырехволновое обращающее зеркало, формируемое в объеме жидкости, при этом реализуют многократное усиление и re. нерацию волн в узком спектральном интервале,:ограниченном диапазоном прозрачности объемной среды "2) Однако преобразование пучка излучения происходит хоть и без ухудшения направленности, но с изменением структуры пучка с обращением его волнового Фронта. Кроме того, усиление пучков происходит из-за перекачки энергии из опорных волн принципиально более высокого качества (с минимальной расходимостью, отвечающей дифракционному пределу).

10049

Цель изобретения - расширение спектрального диапазона используемых и генерируемых волн и их типов и обес. печение высокой направленности генерируемых волн. 5

Поставленная цель достигается тем, что согласн способу усиления и генерации волн, включающему формирование нелинейного усилительного элемента и многократное взаимодействие опорной © и сигнальной волн с перераспределением энергии .из опорной волны в сигнальную, формируют нелинейный усилительный элемент в виде динамической поверхности голограммы за счет много- м кратного взаимодействия опорной и сигнальной волн, причем в качестве сигнальной волны используют часть опорной волны, рассеянную на случайных флуктуациях при отклике поверхности, на которой формируют динамическую голограмму при облучении опор- " ной волной.

Способ реализуется следующим образом.

С помощью интерференции опорной и сигнальной волны на границе конденсированного вещества возбуждают соответствующие динамические поверхности голограммы. Посредством этих голограмм можно усилить сигнальную волну за счет перекачки энергии из опорной волны. При этом коэффициент усиления сигнала в случае мгновенного отклика поверхности на интенсивность излучения равен (ro+

r(lEol +!Е ) - коэффициент отражения поверхности, зависящий от интенсивности падающего на него излучения; Е - амплитуда мощной опорной волны; Š— амплитуда слабой волны .сигнала, в= - — характеризует нелинейд3 ные свойства поверхности< Е 7— средняя по площади взаимодействия интенсивность опорной волны.

Возможность усиления сигналов высокой направленности динамическими поверхностными голограммами приводит к-возможности создания параметрического генератора высоконаправленного излучения, накачиваемого мощной, но расходящейся опорной волной. Для этого, например направляют опорную волну накачки под углом на нелинейную поверхность с отражением r (3 ).

Опорная волна рассеивается на случай- ных флуктуациях при отклике поверхности на облучение. Если далее ставят угловой селектор, например, резо53 4 натор типа поверхность-зеркало, то некоторая часть рассеянного излучения играет роль затравочных волн. 8 данном случае затравкой может служить волна сигнала. Путем интерференции опорной волны с затравочной получают неоднородный профиль интенсивности по.. ля у поверхности вещества, в результате чего пространственно-модулированным образом влияют на оаму поверхность. Тем самым подчеркивают образовавшуюся на поверхности решетку, увеличивая эффективность перерассеяния опорной волны в волну Е+. Рост амплитуды генерируемой волны и амплитуды отклика поверхности среды продолжаются до тех пор, пока поверхностная голограмма не приводит к заметным дополнительным потерям в резонаторе за счет перерассеяния волны Е не только.в E ., но и в остальные максимумы дифракции. При этом достигают стационарного режима генерации. Высокая направленность генерируемого излучения обеспечивается угловым селектором внутри резонатора.

На чертеже показана мощная опорная расходящаяся волна Е, падающая под углом g на поверхности среды, у которой отражение зависит от интенсивности r Я ). Е + - волна сигнала,или просто волна, рассеянная на флуктуациях коэффициента отражения поверхности. Для возбуждения генератора она играет роль затравочной волны.

Е» - волна, идущая навстречу Е, получаемая за счет обычного отражения от выходного зеркала или экрана R.

Пунктирои показано среднее значение коэффициента отражения поверхности, волной - r(>), т.е. наведенное интерференционной картиной меняющееся по времени и от места к месту отражение.

Это и есть запечатленная в какой-либо момент времени динамическая поверхностная голограмма. Е - узконаправленная волна генерации.

Предложенный способ усиления и генерации волн позволяет расширить спектральный диапазон (от звуковых вопн в прототипе до любых длин волн, для которых удается сформировать поверхностную отражательную динамическую голограмму) используемых и гене-: рируемых волн и их типов (снижение требований к структуре опорной волны) и обеспечивает высокую направленность генерируемого излучения.

5 1004953 6

Формула изобретения взаимодействия опорной и сигнальной волн, причем в качестве сигнальной

Способ усиления и генерации волн, волны используют часть опорной волны, включающий формирование нелинейного рассеянную на случайных флуктуациях усилительного элемента и многократ- з при отклике поверхности, на которой ное взаимодействие опорной и сигналь- формируют динамическую голограмму, ной волн с перераспределением энергии при облучении опорной волной. из опорной волны в сигнальную, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це- Источники информации, лью расширения спектрального диапазо- я принятые во внимание при экспертизе на используемых и генерируемых волн 1. Диплом на открытие N 2T5„ и их типов и обеспечения BblcoKOH на- 12.07.79. правленности генерируемых волн, форми- 2. Т. Feinberg, R.W. НеЯ;юагйЬ, руют нелинейный усилительный элемент phase conjugating mirror with contiв виде динамической поверхностной )s nous-wave gain, 0pt. Lett . 5, (12}, гоЛограммы за счет многократного р.519-521, 1980 (прототип).

Составитель В.Аджалов

Редактор Н.Воловик Техред Т.фанта Корректор С.Шекмар

Заказ 1890/59 . Тираж 471 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4