Дослідження фізичних процесів нелінійної фотон-фононної взаємодії при розсіянні та дифракції світла відповідно на оптичних та акустичних фононах. Впливи фононних коливань на формування діелектричних та нелінійних властивостей матеріалу світловодів.
Аннотация к работе
Саме це стимулювало вивчення таких процесів фотон-фононної взаємодії, як спонтанне комбінаційне розсіяння світла, що дозволяє встановити реальні границі прояву електрооптичних властивостей матеріалу, кількісно визначити параметри дисперсії діелектричної проникності та нелінійності поблизу резонансів на полярних коливаннях та дослідити зміни цих властивостей після формування оптичних хвилеводів. Разом з тим складність процесів нелінійної фотон-фононної взаємодії особливо в умовах практичного застосування багатьох хвиль помпування для підсилення сотень оптичних хвиль стоксових сигналів ставить такі задачі, як визначення порогу та профілів ВКР підсилення в одномодових волокнах. Крім того, зважаючи на досить серйозні ускладнення теорії нелінійної фотон-фононної взаємодії, для вирішення проблем, що повязані з протіканням когерентних процесів підсилення оптичного випромінювання на фоні стохастичного стоксового шуму, виникає потреба у додаткових експериментальних дослідженнях ефекту ВКР у волокнах. Спектроскопічні дослідження та моделювання процесів нелінійної фотон-фононної взаємодії, що викликають підсилення оптичного випромінювання в умовах вимушеного комбінаційного розсіяння світла. Представлені результати отримані при виконанні науково-дослідних робіт за тематичними планами НДІ „Сатурн” (1988-1996р.), НВП „Символ” (1997-1998р) та НДІ „Вектор” (1999-2003), в яких автор був науковим керівником або виконував обовязки відповідального виконавця, в тому числі: НДР "Екстремаль" „Розробка базової технології та промислового впровадження акустооптичних процесорів для нового покоління багатофункціональних пристроїв НВЧ мікроелектроніки (наказ Міністра машинобудування, військово-промислового комплексу та конверсії України №197 від 04.11.92г., № держреєстрації 0195U011578); „Розробка малошумлячого НВЧ конвертора 1,7 ГГЦ для прийому супутникової метеорологічної і телеметричної інформації з супутників "Січ", "NOOA", "Метеостат"” (№ держреєстрації 0198U000629); „Розробка швидкодіючих широкосмужкових приладів спряження оптоелектронних та радіотелекомунікаційних розподільчих мереж”, № 8.1-5 за КНТП «Вирішальні технології інформатизації України», (№ держреєстрації 0201U005746); „Дослідження і розробка сучасних конкурентноспроможних технічних засобів компютерної техніки в захищеному виконанні та технології їх промислового виробництва ”(НТР «Захист-1», держ. контракт № Т-8265/07 від 23.09.2000 р., № держреєстрації 0203U000733).В загальному випадку безвідносно до типу середовища та абсолютних значень його параметрів нелінійності ефективність обміну потужністю між хвилями, що приймають участь у нелінійному процесі, визначається добутком I?Lef, де І - інтенсивність випромінювання (накачування), а Lef - ефективна довжина взаємодії цих хвиль. У випадку ж дифракції мод хвилеводу на ПАХ оптимізація областей взаємної локалізації оптичних та акустичних хвиль дає виграш в ефективності дифракції, що може досягати 103 за фіксованої акустичної потужності, пропорційно зменшуючи енерговитрати інтегрального пристрою в порівнянні із обємними аналогами. Показано, що саме коливні резонанси навколо частот оптичних фононів визначають діелектричні властивості матеріалів без центру інверсії та мають вирішальний вплив на формування всіх ефектів, що повязані з нелінійністю другого порядку. У випадку безперервного випромінювання ВКР взаємодію описує система двох звязаних рівнянь де коефіцієнти поглинання as та ар враховують втрати волокна на стоксових частотах і частоті накачування; Ip - інтенсивність накачки, Is - інтенсивність стоксової хвилі, GR - коефіцієнт КР підсилення: де ws - стоксова частота, e0 - діелектрична стала, c - швидкість світла, np, ns - показники заломлення для хвиль помпування та Стокса, відповідно;-ефективна площа волокна. Відсутність залежності ВКР підсилення від температури робить звязок частотного профілю GR(v) з поперечним перерізом спонтанного КР таким, що переріз СКР s0(v) відповідає його значенню за нульової температури і має вигляд: де ls - довжина стоксової хвилі, - ефективна площа перерізу серцевини волокна, c - швидкість світла, h-стала Планка, а слабкою залежністю від частоти у показника заломлення np в області частот стоксового зсуву можна знехтувати.Вперше проаналізовані фізичні наслідки бездипольного характеру КР активних коливань, які формують профіль КР підсилення із спектра спонтанного комбінаційного розсіяння у кварцових волокнах та проведено порівняння фізики процесів СКР з модельними нецентросиметричними кристалами. DI/I0= 3,6?10-5 для спеціалізованого КР волокна, яке має максимальний коефіцієнт КР підсилення серед волокон на основі плавленого кварцу. Точне відтворення нами частотних профілів КР підсилення дозволило кількісно визначити порогові умови лазерної генерації у спеціалізованих волокнах, а також потужності помпування, за якої створюється режим повної прозорості у довільній точці стоксового зсуву для стандартного кварцового волокна, DCF волокна і волокна типу True W