Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области нелинейной оптики и нелинейной акустики.



Научное открытие "Явление многофокусности волнового пучка в нелинейной среде".

Формула открытия: "Установлено неизвестное ранее явление возникновения в распространяющемся в нелинейной среде волновом пучке последовательности фокальных областей вдоль его направления, обусловленное нелинейной рефракцией, при мощности больше пороговой".
Авторы: А. Л. Дыщко, В. А. Коробкин, В. Н. Луговой, А. М. Прохоров.
Номер и дата приоритета: № 147 от 19 июня 1967 г.


Описание открытия.
Кандидат физико-математических наук А. Л. Дыщко (Вычислительный центр АН СССР), кандидат физико-математических наук В. А. Коробкин, доктор физико-математических наук В. Н. Луговой и академик А. М. Прохоров (Физический институт имени П. Н. Лебедева АН СССР) открыли явление многофокусности волнового пучка в нелинейной среде.
"Создание мощных оптических квантовых генераторов, генерирующих гигантские световые импульсы с длительностью 10–8 с и меньше и интенсивностью в пике, превышающей 108Вт/см2 , – рассказывает А. М. Прохоров, - поставило в науке новую проблему - проблему распространения мощных световых пучков малой длительности в материальных средах. Для света с низким уровнем мощности решение подобной проблемы известно давно. Распространение света малой мощности в веществе определяется законами обычной оптики - световые лучи в первоначально параллельном пучке распространяются и дальше параллельно вдоль прямой линии до тех пор, пока не проявится дифракция, приводящая к постепенному расплыванию пучка.

Эти законы, в свою очередь, базируются на том, что показатель преломления среды практически не зависит от интенсивности пучка. Такие среды называют линейными. С увеличением напряженности электрического поля световой волны (т. е. интенсивности света) появляется заметная зависимость от него показателя преломления – явление, известное под названием эффекта Керра. Принимая во внимание высокий уровень мощности света импульсных оптических квантовых генераторов, для описания распространения этого света в среде необходимо учитывать зависимость показателя преломления от интенсивности светового пучка.

Проблема распространения мощных световых пучков в средах с показателями преломления, зависящими от этой интенсивности (в нелинейных средах), привлекла к себе особое внимание после создания в начале 60-х гг. оптических квантовых генераторов. Ею в течение ряда лет занималось несколько научных лабораторий в СССР, США и в других странах. Решение вопроса о картине распространения мощного светового пучка в нелинейных средах играет фундаментальную роль в развитии оптики больших мощностей".

В 1967 г. А. М. Прохоров, В. Н. Луговой и А. Л. Дышко впервые теоретически обосновали проблему распространения мощного светового пучка в материальной среде. При мощности больше пороговой в нем возникает многофокусная структура. Она представляет собой конечный ряд отдельных фокусов - областей со сверхвысокой плотностью энергии – на его оси, образованных в результате последовательной фокусировки кольцевых зон пучка. Число фокусов зависит от мощности падающего на среду излучения. Оно тем больше, чем больше эта мощность. Впервые экспериментальное подтверждение многофокусная структура получила в исследованиях В. В. Коробкина.

Согласно теории, развитой в 1968 г. В.. Н. Луговым и А. М. Прохоровым, вследствие импульсного характера излучения оптического квантового генератора фокусы могут двигаться вдоль оси пучка со скоростями порядка 109см/с и больше. В некоторых случаях скорость движения фокусов многофокусной структуры заметно превышает скорость света в вакууме. Движение фокусов многофокусной структуры как с досветовыми, так и со сверхсветовыми скоростями было экспериментально зарегистрировано В. В. Коробкиным и позднее американскими физиками Лоем и Шеном.
Ввиду сверхвысокой ( 1010 – 1013 Вт/см2 ) интенсивности света в фокусах многофокусной структуры нередко протекает ряд дополнительных физических процессов, таких, как ионизация вещества, оптическое разрушение и т. д. Более поздние исследования авторов открытия, а также других ученых в СССР и за рубежом показали, что многофокусная структура светового пучка возникает и при одновременном протекании некоторых дополнительных физических процессов в веществе. Таким образом, эта структура весьма универсальна.

Открытие позволило дать правильную интерпретацию многим эффектам нелинейной оптики, таким, как вынужденные рассеяния разных видов, оптический пробой в газах и диэлектриках, расширение спектра импульсов оптических квантовых генераторов при распространении в веществе и т. д. Открытие играет важную роль в решении многих практических задач (создание сверхмощных оптических квантовых генераторов, получение сверхвысоких плотностей энергий в фокусах, преобразование излучения оптических квантовых генераторов при вынужденных рассеяниях, измерение некоторых констант вещества и др.). Оно может иметь значение при создании систем передачи света больших мощностей, систем оптической локации, оптической связи и т. д.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz