1tom - 0287.htm
357
пекулярным. Вынужденное комбинационное рассеяние (ЛКР) мешая1 быть: на колебат. уровнях молекул газов, Жидкостей, твердых тел (Дус^2-102-:-4-103 см"1; ко-эф, усиления g ~10-2-МО^в см/МВт; спектральный диапазон лааоров ≈ источников накачки Д/└ ≈ от УФ до средних ПК): па нратцат. уровнях молекул газон (Avc= (l-Hi).lG2 см-1; ff~10-3-*-lU-4 t-м/МПт; Д/└ ≈ ближний п средний ПК); на электронных уровнях атомов атомарных газов (пары металлов)
D= см"1, ff^lO"'-1 см/МИт; Д/н ≈ от УФ до видимого); на спиновых подуровнях уровней Ландау полупроводников, связанное с переворачиванием спина электрона в магн, поло (Avc=a.lO-i-200 см"1, регулируется маги. полем, ^2-103-^1()-1см/МВт; Д/н ≈ средний ИК: 5, 10, 12 мкм); ВКР на поляритонах и ионных кристал-
лах vc^ (1 ч-Г))-102 см"1, регулируется поворотом кристалла, #=10-2 см/МВт; Д/1( ≈ видимый]. К молекулярному вынужденному рассеянию относятся: РЫ-нужденное рассеяние Мандельштама ≈ Брпллюэна (ВРМБ), происходящее на гипорзвуконых волнах в гааах, жидкостях, твердых телах, пла;ше
-ИО)-Ю-2 см
-1
-2 см/МВт;
≈ от види-
мого до ближнего ИК]; вынужденное рассеяние крыла линии Ралея (ВРКР), связанное с анизотропией молекул жидкостей и газов (Avc~l-bl02 см~ь. ^~10~3 см/МВт; А/н ≈ видимый); вынужденное температурное рассеяние (ВТР) на температурных волнах , об условлен ноо поглощенном света (ВТР-1) или электрокалорическим аффектом (ВТР-2) в жидкостях и газах (#~ ~10~"а см/М Вт, Л/н ≈ видимый); вынужденное концентрационное рассеяние на волнах концентрации в смесях рачл. жидкостей или газов (Дл>с^1-М0 см"1;
£^1()-а см/МВт;
Выражение коэф. величины зависит от ВКР
- видимый), усиления g вида Б. р. с.
через измеряемые Так, напр., для
где л.с≈ длина волны стоксовой компоненты, N (см~3) ≈ разность нассл╦плостей осп. н возбужд╦нного уровней. Для ВРМБ
|2 41 П (fi-'9\\] 'Т ГЛП \\V
) МП lU^J/^l»' Я^ЛЛ1
где i?an ≈ скорость лвука, п ≈ показатель преломления среды, 6 ≈ угол рассеяния (рассеяние назад соответствует в=л), (> ≈ плотность среды, е ≈ с╦ диэлектрнч. проницаемость.
Усиленно рассеянного света происходит до тех пор, пока можно пренебречь аффектами насыщения. Преоб-ршюнанпо излучения накачки в стоксовы и антисток-совы компоненты уменьшает мощность (и энергию) па-качки, а следовательно, IE е╦ интенсивность, что приводит к уменьшению усиления (т. и. насыщение по н а к а ч к и),
К уменьшению коэф. усиления приводит также выравнивание насел╦нности верх, н ниж. рабочих уровней (рис. 2), к-роо происходит, если объемная скорость преобразования фотонов накачки нолика по сравнению со скоростью релаксации в среде {т. п. н а с ы щ е-к и с с р е д ы;.
Б. р. с,, в отличие от спонтанного, да╦т возможность достичь высокой степени когерентности рассеянного света, т. к. состояние рассеянного фотона уже зада╦тся фотоном, содержащимся н опрсдсл. моде. Это означает, что излучение любого центра рассеяния находится в фа.че с уже имеющимся рассеянным светом. В этом смысле П. р. с, аналогично вынужденному излучении» при резонансном взаимодействии излучения с атомами н молекулами. Точно так же степень когерентности при П. р. с. во много раз выше степени когерентности спонтанно рассеянного спота.
Большой диапазон ширин линии, разнообразные возможности концентрации световой ;шергип п разл. средах приводят к тому, что В. р. с. наблюдается не
только в поле мощных импульсов одтгомодовых лазеров, но и в поле лазеров непрерывного действия, возбуждающем П. р. с. в волоконных световодах. ВКР в волоконных световодах может наблюдаться при мощности накачки ~0 1 Вт; спектр ВКР в кварцевых ст╦клах широк, и с помощью дисперсионного элемента можно осуществлять перестройку частоты ~300 см"1. Поэтому на основе ВКР в волоконных световодах созданы перестраиваемые в ближней ПК-области спектра волоконные генераторы лазерного и;) л ученик.
Интересные фи,*, н прикладные возможности связаны с В. р. с. ннкосекундных лазерных импульсов ≈ нестационарным ВКР, возникающим в условиях, когда длительность импульса сравнима с временем релаксации фазы элементарною возбуждения, ответственного за рассеяние [5]. В этих случаях часто возникают эффекты илерц. запаздывания, сужения стоксова импульса И др.
В. р. с. наблюдается и при «шумовой» накачке ≈ оптич. излучении, обладающем низкой пространственной и временной когерентностью [6]. В этом случае В. р. с. может быть использовано для повышения степени когерентности.
В. р. с. нашло широкое практпч. применение в комбинационных лазерах для эффективного преобразования частоты лазерного излучения; в активной лазерной спектроскопии, позволяющей проводить количеств, и качеств, газовый анализ, локальную диагностику параметров плазмы и т. п.; в задачах по обращению волнового фронта.
Лит,: 1) Г. л о м б о р г о н II., Вынужденное кокбинацд-онно« рассеяние света, пер. с англ., «УФН», 11ЖУ, т. S)7, л. 2; 2) С т а р у н о и В. С., Ф я б п л и н с к и и и. Д., Вынужденное рассеяние Маидгпыптаыя≈ Бриллюэна и пьшущденнпе энтропийное сгемппратурнос) рассеянно сш;та, *УФ1Ь, 1У6!), т. 9Н, л. 3; 3) Г р а с ю к А. Я., Генерация и усиление света на основе вынужденного рассеяния, «Тр. ФИАН», 1974, т. 1(>, с, 7:">; 4) А х м а п о в С. А., К о р о т с R и Н. И., Методы нелинейной оптики в спектроскопии рассеянии спета, М,, 1981; Г») О с т о н Д., Пикосекундшш нелинейная оптика, в кн.: Сиерхкороткие енотовые импульсы, под ред. С, Шапиро, пер. с англ., М... Ш1; (!) А х м а н о н С. А., Дьяк о в IO. К., Ч и р к и н Л. С., Втзедрние в статистическую радиофизику и оптику, М-, 1981- А, 3. Грасюк. ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ≈ колебания, существующие и системе под действием перем. внеш. силы. Наличие вист, силы ≈ необходимое условно побуждения и существования В. к. ATM. и окоалич. приливы под действием Лупы, тряска автомобиля, движущегося по неровной дороге, вибрации кормовой части судна под действием гидродинаиич. сил, связанных с работой гроб-иого винта,≈ вс╦ это И. к.
Наиб, просты В- К. в линейных системах. Так, при дийстнии пепиодич. ннеш. силы на линейную систему возбуждаются колебания, к-рыс являются суперпозицией собственных (нормальных) колебаний н R. к. По истечении нок-рого времени и результате дисси нации собственные колебания натухают и в системе ус-танавлппаются В.к., имеющие ту же частоту, что и внстп. сила. Пример В. к, и линейной системе с одной степенью свободы ≈ эликтрич. колебания н контуре, состоящем из индуктивности L, ╦мкости С и сопротивления И, на к-рый действует сторонняя ЭДС ≈Л1 sincoi. Эта система описывается ур-ннем
xjC = Е sin
где У, ≈ заряд конденсатора. Установившиеся ТЗ, к. определяются частным решением приведенного ур-пнн
х=- Ху cos (со/ -]-
А
где
ср -^ arctg
А-^Е.'Ь,
0)0
4шв6а 1/LC,
О)2 - (0'
Т. о.
собой
эти В. к. представляют
колебания с частотой внеш. силы, амплитуда к-рых А0 определяется амплитудой и частотой luieia. силы и параметрами системы, а фаза ф ≈ только частотой внеш.
Ш
3
х
X ш
363
")
}
