Способ усиления и генерации волн

, Н.ф,йилипецкий, А.НМударкин и В.В.Шк обретен кИнститут проблем механики АН СССР(5 Й) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ И ГЕНЕРАЦИИ ВОЛ тге, ину"ниярук рги ас омуЙзобретение 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 компенсируются- пучок выпрямляется 11.Однако известный споооб ОВФ при вынужденном расстоянии не позволяет получить одновременного усиления обращенного сигнала й работает только в узкой спектральной области прозрач ности нелинейного вещества.Наиболее близким к предложенному изобретению является способ усиления и генерации волн, включающий формирование нелинейного усилительного элемента и многократное взаимодейс вие опорной и сигнальной волн с пер распределением энергии из опорной волны в сигнальную. В качестве нели нейного элемента используют четырех волновое обращающее зеркало, формируемое в объеме жидкости, при этом реализуют многократное усиление и нерацию волн в узком спектральном тервале, ограниченном диапазоном прозрачности объемной среды 2)Однако преобразование пучка изл чения происходит хоть и без ухудше направленности, но с изменением ст туры пучка с обращением его волново го фронта. Кроме того, усиление пуч .ков происходит из-за перекачки эне из опорных волн принципиально более высокого качества (с минимальной р ,ходимостью, отвечающей дифракционн ,пределу).10019 36 3 Цель изобретения - расширение спектрального диапазона используемых и генерируемых волн и их типов и обес пецение высокой направленности генерируемых волн. 5 Поставленная цель достигается тем, цто согласно способу усиления и генерации волн, включающему формирование нелинейного усилительного элемента и многократное взаимодействие опорной 6и 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 исигнальной волн, причем в качествесигнальной волны используют частьопорной 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 соот. ветствующие динамические поверхностиголограммы. 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 (го+Е. Где го= г(Ео. +Е ) - коэффициент отражения поверхности, зависящий от интенсивности падающего на него излучения; Ев - амплитуда мощной опорной волны; Е - амплитуда слабой волны .сигнала, в= - - характеризует нелинейг дЗ ., 2 ные свойства поверхности Е 1 7 -средняя по площади взаимодействия интенсивность опорной волны.Возможность усиления сигналов высокой направленности динамическими поверхностными голограммами приводит к возможности создания параметрицеского генератора высоконаправленногоизлучения, накачиваемого мощной, норасходящейся опорной волной. Дляэтого, например направляют опорную волну накачки под угломна нелинейную поверхность с отражением г (3 ).Опорная волна рассеивается на случай-ных флуктуациях при отклике поверхности на облучение. Если далее ставят угловой селектор, например, резо 53 4натор типа поверхность-зеркало, то некоторая часть рассеянного иэлуцения 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 Е+, 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 Ев, падающая под углом О( на поверхности среды, у которой отражение зависит от интенсивности г 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 В. Пунктирои показано среднее значение коэффициента отражения поверхности, волной - г(1), т.е. наведенное интер. ференционной 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., Редактор Н.Воловик Техред Т.фанта Корректор С.Шекмар Заказ 1890/59 Тираж 471 ВНИИПИ Государственного по делам изобретении 113035, Москва, Ж, РПодписное омитета СССР открытий ская наб., д. 4/илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1004953 6формула изобретения взаимодействия опорной и сигнальнойволн, причем в качестве сигнальнойСпособ 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 щ и й с я тем, что, с це- Источники информации,лью расширения спектрального диапазо в принятые во внимание при экспертизе на используемых и генерируемых волн1. Диплом на открытие Н 215, и их типов и обеспечения высокой на.07.79.правленности генерируемых волн, форми. Т. Ге 1 пЬегд, й.Ч, НеИ;юагФЬ, руют нелинейный усилительный элемент Ревазе сопооай 1 пд в 1 ггог и 1 йЬ соп 1" в виде динамической поверхностной 5 поцци-иаче оап, Орй. 1.ейск. 5, (12), голограммы за счет многократного р.519-521, 1980 (прототип).