Вопросы по лазерной физике и нелинейной оптике - Public forum of MSU united student networks

Механизм генерации гармоник. Идея в следующем. Поляризация Р в сильном (но не очень) можно записать в виде
Р = х(1)*Е + х(2)*Е^2 + х(3)*Е^3 +...,
где х(i) - это хи греческая, восприимчивость i-го порядка, Е - электрическое поле. Тогда, запуская в такую среду электромагнитную волну на частоте w
Е(t) = E(0)cos(wt),
мы получим поляризацию на частотах 2w, 3w и так далее. Соответсвенно, это поляризация и "переизлучится".
Природу кристаллов указал KI. Четные гармоники генерятся в кристаллах без симметрии, нечетные в любой среде, в том числе и в атмосферном воздухе.

Самофокусировка.
Показатель преломления в относительно сильном поле можно записать в виде
n(I) = n(0) + n(2)I,
где I - интенсивность излучения, пропорциональная E^2. n(0) пропорционален х(1), n(2) - х(3). Тогда при распространении ограниченного в пространстве пучка (у которого максимум на оси) в центре показатель преломления будет больше, чем на периферии. В результате этого в образуется самонаведенная линза и пучок схлопывается к оси. Очень много ранних (и поздних) исследований самофокусировки и связанных с ней явлений проведено отечественными учеными. В поздних имел честь поучаствовать и я.

Про порог ионизации и порог самофокусировки.
Строго говоря, это несвязанные вещи (на уровне веществ связь есть, но ее очень нетривиально объяснить, очень захочешь - попробую). Порог самофокусировки определяется мощностью излучения (т.е. интегралом интенсивности по сечению), порог ионизации - интенсивностью.
Так называемое явление филаментации (я занимаюсь именно им в основном) состоит в том, что на начальном этапе самофокусировка "поднимает" инетнсивность излучения до порога образования плазмы, потом начинается дефокусировка, поглощение и прочие эффекты в самонаведенной лазерной плазме.

Про очень и не очень сильное поле. Разложения, типа представленных выше, действуют когда электрическое поле меньше внутриатомного. В настоящее время получение полей с полем выше внутриатомного (их называют сверхсильными) есть "плевая" задача. Получены и релятивистские эффекты колебаний электронов (и, кажется, ионов, но не уверен), что много больше сверхсильных полей.

Редактировал TsG (02.10.2008 15:51)