Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент Николай С. Макаров, Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет) Виктор Г. Беспалов, ФГУП ВНЦ ГОИ им. С.И. Вавилова

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Содержание Условия эксперимента Экспериментальные данные Теоретическая модель попутного и обратного ВКР Результаты численного моделирования Выводы Литература

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Условия эксперимента При экспериментальном изучении попутного и обратного ВКР источником накачки служил неодимовый лазер с преобразованием излучения во вторую гармонику. Пучок излучения на выходе лазера характеризовался следующими параметрами: 0 =528 нм, 0 =20 нс, 0.9 между крайними точками сечения, диаметр пучка 4 мм, W max 1.5 Дж Излучение накачки фокусировалось в кювету длиной L=100 см и диаметром 6 см, заполненную водородом под давлением 40 атм. линзой с фокусным расстоянием f=10 м. Это обеспечивало квазистационарный режим возбуждения ВКР близкими к плоским волнами с диаметром пучка 2 p =1 мм и подавление параметрических процессов. Окна кюветы были заклонены к оси пучка накачки приблизительно на 1.5 для устранения влияния обратной связи для стоксового излучения. Энергия пучков накачки и преобразованного излучения измерялась калориметрами ИКТ- 1Н

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Временная форма импульсов 1-3 – импульсы накачки 4-6 – импульсы попутного Стокса I p /I p th = 1.5 (1, 6); 2.5 (2, 5); 5 (3, 4)

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Эффективность преобразования в первую стоксовую компоненту ВКР – волна накачки – волна Стокса в квазистационарном режиме – волна Стокса в нестационарном режиме

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Система дифференциальных уравнений попутного и обратного ВКР j i – волновые расстройки, g j ± – коэффициенты стационарного ВКР-усиления, j – частоты взаимодействую щих волн, E j ± – комплексные амплитуды волн

t, нс I, ГВт/см 2 Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Численное моделирование: профили волн при различных интенсивностях накачки Накачка на входе в средуНакачка на выходе из среды

t, нс I, ГВт/см 2 Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Численное моделирование: профили волн при различных интенсивностях накачки Попутный Стокс на выходе из среды Обратный Стокс на выходе из среды

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Моделирование попутного и обратного ВКР в водороде без учета радиального распределения интенсивностей

Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г., Моделирование попутного и обратного ВКР в водороде с учетом радиального распределения интенсивностей

Выводы Результаты эксперимента показали, что в режиме квазистационарного ВКР в излучении возникают временные осцилляции, сильно искажающие исходную форму импульса накачки, что связано с конкуренцией попутного и обратного ВКР, генерацией высших стоксовых компонент и радиальным распределением интенсивностей взаимодействующих волн Результаты численного моделирования многоволнового попутного и обратного ВКР продемонстрировали адекватность разработанной в модели и хорошее качественное и количественное согласование результатов с экспериментальными данными Показано, что для интенсивностей накачки, существенно превосходящих порог ВКР для получения адекватных результатов необходимо учитывать радиальное распределение интенсивностей взаимодействующих волн, что является чрезвычайно сложной вычислительной задачей Полученные результаты позволяют предположить, что использование супергауссовых импульсов накачки может устранить, или, по крайней мере, снизить временные осцилляции в генерируемых импульсах Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г.,

Литература R.W. Minck, R.W. Terhune, W.G. Rado, Appl. Phys. Letts. 3 (1963) Н. Бломберген, УФН 96 (1969) В.С. Бутылкин, А.Е. Каплан, И.Г. Хронопуло, Е.М. Якубович, Резонансные взаимодействия света с веществом, Наука, Москва (1977). И.Р. Шен, Принципы нелинейной оптики, Пер. с англ. – М.: Наука, (1989). В.Г. Беспалов, В.Н. Крылов, В.Н. Михайлов, В.А. Парфенов, Д.И. Стаселько, Опт. и спектр. 70 (1991) A.P. Hickman, J.A. Painser, W.K. Bischel, Phys. Rev. A 33 (1986) S. Koen, Alvin Hing Lun Chau, Rainer Leonhardt, J.D. Harvey, J.C. Knight, W.J. Wadsworth, Ph.St.J. Russel, JOSA, B 19 (2002) M. Maier, W. Kaiser, J.A. Giordmaine, Phys. Rev. 177 (1969) R.G. Zaporozhchenko, S.Ya. Kilin, V.G. Bespalov, D.I. Staselko, Opt.&Spectr. 86 (1999) Н.С. Макаров, Уравнения попутного и обратного многоволнового вынужденного комбинационного рассеяния // в книге Современные технологии (Под ред. С.А. Козлова), (2003) с Попутное и обратное многоволновое ВКР в сжатом водороде: теория и эксперимент; Казань, 30 октября – 1 ноября 2003 Макаров Н.С., В.Г.,