Claims (2)
.. Л Изобретение относитс к нелинейной оптике, а также к нелинейной волновой механике и может быть использовано в лазерной технике и акустике. Известен способ генерации волн на основе влени обращени волнового фронта (ОВФ)состо щий в том, что после прохождени фазово-неоднородной среды испорченный пучок света удаетс исправить. Каждый элементарный луч пучка на основе вынужденного рассе ни отражаетс точно назад и вновь проходит по своей индивидуальной трас се в обратном направлении и тем самым фазовые искажени компенсируютс пучок выпр мл етс . Однако известный способ ОВФ при вынужденном рассто нии не позвол ет получить одновременного усилени обращенного сигнала и работает только в узкой спектральной области прозрач ности нелинейного вещества. Наиболее близким к предложенному изобретению вл етс способ усилени 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 нелинейного элемента используют четырехволновое обращающее зеркало, формируемое в объеме жидкости, при этом реализуют многократное усиление и гe нерацию волн в узком спектральном интервале , ограниченном диапазоном прозрачности объемной среды -23 . Однако преобразование пучка излучени происходит хоть и без ухудшени 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). Цель изобретени - расширение спектрального диапазона используемых и генерируемых волн и их типов и обес печение высокой направленности генерируемых волн. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу усилени 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 многократного взаимодействи опорной и сигнальной волн, причем в качес ве сигнальной волны используют часть опорной волны, рассе нную на случайных флуктуаци х при отклике поверхности , на которой формируют динамическую голограмму при облучении опор ной волной. Способ реализуетс следующим образом . С помощью интерференции опорной и сигнальной волны Ма границе конденсированного вещества возбуждают соот ветствующие динамические поверхности голограммы. Посредством этих голограмм можно усилить сигнальную волну за счет перекачки энергии из опорной волны. При этом коэффициент усилени сигнала в случае мгновенного отклика поа,ерхности на интенсивность излучени равен I Гд+ p /F-tjb/. Где г г(| EO/ + ) - коэффициент отражени поверхности, завис щий от интенсивности падающего на него излучени ; ЕО - амплитуда мощной опорной волны; Eg -Jамплитуда слабой волны .сигнала;ft- - характеризует нелиней ные свойства поверхностиL EoP средн по площади взаимодействи ин тенсивность опорной волны. Возможность усилени сигналов высокой направленности динамическими поверхностными голограммами приводит к-возможности создани параметрического генератора высоконаправленного излучени , накачиваемого мощной, но расход щейс опорной волной. Дл этого например направл ют опорную волну накачки под углом oi на нелиней ную поверхность с отражением г (3). Опорна волна рассеиваетс на случай ных флуктуаци х при отклике поверхности на облучение. Если далее став т угловой селектор, например, резо 10 53 натор типа поверхность-зеркало, то некотора часть рассе нного излучени играет роль затравочных волн. В данном случае затравкой может служить волна сигнала. Путем интерференции опорной волны с затравочной получают неоднородный профиль интенсивности пол у поверхности вещесТ-ва, в результате чего пространственно-модулированным образом вли ют на саму поверхность . Тем самым подчеркивают образо .вавшуюс на поверхности решетку, увеличива эффективность перерассе ни опорной волны в волну Е.. Рост 15 амплитуды генерируемой волны и амплитуды отклика поверхности среды продолжаютс до тех пор, пока поверхностна голограмма не приводит к заметным дополнительным потер м в резонаторе за счет перерассе ни волны Е не только.в Е, но и в остальные; максимумы дифракции. При этом достигают стационарного режима генерации . Высока направленность генерируемого излучени обеспечиваетс угловым селектором внутри резонатора. На чертеже показана мощна опорна расход ща с волна Ер, падающа под углом 0 на поверхности среды, у которой отражение зависит от интенсивности rQ). Е . - волна сигнала просто волна рассе нна на флуктуаци х коэффициента отражени поверхности . Дл возбуждени генератора она играет роль затравочной волны. Е„ - волна, идуща навстречу Е, получаема за счет обычного отражени от выходного зеркала или экрана R. Пунктиров показано среднее значение коэффициента отражени поверхности, волной - г(1), т.е. наведенное интерференционной картиной мен ющеес по времени и от места к месту отражение. Это и есть запечатленна в какой-либо момент времени динамическа поверхностна голограмма. Е.„ - узконаправленна волна генерации. Предложенный способ усилени и генерации волн позвол ет расширить спектральный диапазон (от звуковых волн в прототипе до любых длин волн, дл которых удаетс сформировать пове рхностную отражательную динамическую голограмму) используемых и гене- рируемых волн и их типов (снижение требований к структуре опорной волны) и обеспечивает высокую направленность генерируемого излучени . Формула изобретени Способ усилени и генерации волн, включающий формирование нелинейного усилительного элемента и многократное взаимодействие опорной и сигнальной волн с перераспределением ;энергии из опорной волны в сигнальную, отличающийс тем, что, с целью расширени спектрального диапазона используемых и генерируемых волн и их типов и обеспечени высокой направленности генерируемых волн, форми руют нелинейный усилительный элемент в виде динамической поверхностной гог1ограммы за счет многократногоThe invention relates to nonlinear optics, as well as nonlinear wave mechanics, and can be used in laser technology and acoustics. A known method of generating waves based on the phenomenon of wavefront reversal (WFR) is that, after passing through a phase-inhomogeneous medium, a damaged light beam can be corrected. Each elementary beam of the beam, based on stimulated scattering, is reflected back precisely and again passes through its own individual path in the opposite direction, and thus the phase distortions are compensated for by the beam being rectified. However, the known method of phase conjugation with a forced distance does not allow one to simultaneously gain an inverted signal and works only in a narrow spectral region of transparency of a nonlinear substance. The closest to the proposed invention is a method of amplifying and generating waves, including the formation of a non-linear amplifying element and multiple interaction of the reference and signal waves with the redistribution of energy from the reference wave to the signal one. As a nonlinear element, a four-wave reversing mirror formed in the fluid volume is used; in this case, multiple amplification and generation of waves in a narrow spectral range, limited by the transparency range of the volume medium-23, is realized. However, the conversion of the radiation beam occurs, though without deterioration in directivity, but with a change in the structure of the beam with its wavefront reversed. In addition, the amplification of the beams is due to the transfer of energy from the reference waves of fundamentally higher quality (with a minimum divergence corresponding to the diffraction limit). The purpose of the invention is to expand the spectral range of the used and generated waves and their types and ensure the high directivity of the generated waves. The goal is achieved according to the method of amplifying and generating waves, including the formation of a non-linear amplifying element and multiple interaction of the reference and signal waves with the redistribution of energy from the reference wave to the signal wave, form a non-linear amplifying element in the form of a dynamic hologram surface due to multiple interaction of the reference and signal wave waves, moreover, a part of the reference wave scattered on random fluctuations in response to the surface STI, where the dynamic hologram formed by irradiating supports hydrochloric wave. The method is implemented as follows. Using the interference of the reference and signal wave Ma, the boundary of the condensed substance is excited by the corresponding dynamic hologram surfaces. Through these holograms, the signal wave can be enhanced by pumping energy from the reference wave. In this case, the signal gain in the case of an instantaneous response of the surface to the radiation intensity is equal to I Gd + p / F-tjb /. Where r g (| EO / +) is the surface reflection coefficient, depending on the intensity of the radiation incident on it; ЕО - amplitude of the powerful reference wave; The Eg -J amplitude of the weak wave of the signal; ft- - characterizes the non-linear properties of the surface L EoP average of the area of interaction of the intensity of the reference wave. The possibility of amplifying high-directional signals by dynamic surface holograms leads to the possibility of creating a parametric generator of highly directional radiation pumped by a powerful but divergent reference wave. For this purpose, for example, the reference pump wave is directed at an angle oi to a nonlinear surface with reflection r (3). The reference wave is scattered on random fluctuations when the surface responds to radiation. If an angular selector is placed next, for example, a surface mirror mirror type, then some of the scattered radiation plays the role of seed waves. In this case, the wave can serve as a seed. By the interference of the reference wave with the seed, a non-uniform intensity profile of the field near the surface of the substance is obtained, as a result of which the surface itself is spatially modulated. Thus, the grating formed on the surface is emphasized, increasing the efficiency of the propagation of the reference wave into the E wave. The growth of the 15 amplitude of the generated wave and the amplitude of the response of the surface of the medium continue until the surface hologram leads to noticeable additional losses in the resonator due to redrawing nor E wave not only. In E, but also in the rest; diffraction maxima. At the same time, a steady state generation is achieved. The high directivity of the generated radiation is provided by an angular selector inside the resonator. The drawing shows a powerful reference wave emitted from Ep, falling at an angle 0 on the surface of the medium, whose reflection depends on the intensity rQ). E. - the signal wave is simply a wave scattered by fluctuations of the surface reflection coefficient. It plays the role of a seed wave to excite a generator. E "is the wave going towards E obtained by means of ordinary reflection from the output mirror or screen R. The dotted lines show the average value of the surface reflection coefficient, the wave shows r (1), i.e. induced by the interference pattern varying in time and from place to place reflection. This is a dynamic, superficial hologram captured at any moment in time. E. „- a focused wave of generation. The proposed method of amplifying and generating waves allows to expand the spectral range (from the sound waves in the prototype to any wavelengths for which it is possible to form a surface reflective dynamic hologram) of the used and generated waves and their types (reducing the requirements for the reference wave structure) and provides a high directivity of the generated radiation. A method for amplifying and generating waves, including the formation of a non-linear amplifying element and multiple interaction of the reference and signal waves with redistribution, energy from the reference wave to the signal wave, characterized in that, in order to expand the spectral range of the used and generated waves and their types and ensure high generated waves, form a nonlinear amplifying element in the form of a dynamic surface gogram due to multiple
f ЬООООООООЛЛХХХХУХЬЛЛХХу)ЛХХХХХХУЧ2 f BOOOOOOLLKHHHHHUHLLKHHU) LHHHHHHUCH2
f. r(:}}.f. r (:}}.
f 3 взаимодействи опорной и сигнальной волн, причем в качестве сигнальной волны используют часть опорной волны, рассе нную на случайных флуктуаци х при отклике поверхности, на которой формируют динамическую голограмму, при облучении опорной волной. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Диплом на открытие N ZTs, 12.07.79. . f 3 interactions of the reference and signal waves, with the part of the reference wave being scattered on random fluctuations when the surface on which a dynamic hologram is formed when the reference wave is irradiated, is used as a signal wave. Sources of information taken into account in the examination 1. Diploma for the opening N ZTs, 12.07.79. .
2.Т. Feinberg, R.W. Hell-warth, Phase conjugating mirror withcontinous-wave gain. Opt. Lett. S, (12), p.519-521, 1980 (прототип).2.T. Feinberg, R.W. Hell-warth, Phase conjugating mirror with continuous wave gain. Opt. Lett. S, (12), p.519-521, 1980 (prototype).