1tom - 0180.htm
U
СЕ ш
СС О
со
ада или слияния фотонов соответствующих частот. Напр., процесс параметрической люминесценции наглядно трактуется как расаад фотонов накачки частоты и!, происходящий под воздействием тепловых фотонов среды частот <о2 и &∙
Четыр╦хволновые взаимодействия. Для иецеитро-сшшстричных нелинейных сред в разложении поляризации (1) квадратичный член отсутствует, поэтому в таких средах существенна кубичная восприимчивость и в них возможны лишь четыр╦хволновые В. с, в. Участие во взаимодействии четыр╦х волн приводит к большому разнообразию нелинейных эффектов; нек-рые из них имеют много общих свойств с тр╦хволновыми взаимодействиями.
В общем случае между частотами со└ и волновыми ьск-торами kfi световых волн, взаимодействующих в средах с кубичной нелинейностью, имеют место соотношения
= ±
±
±
266
Подстановка (2) в выражение для кубич. поляризации р<8>≈Х(з>£3 показывает, что Р(3) имеет компоненты на частотах 3%, 2a)L≈(Oj, о»! |-соа≈ соа, 2о)1-^ша, MI ≈ 2со3, 20)!≈со2, Зм2, ... и т.д. Как уже отмечалось, каждая поляризация может приводить к псреиз-лучению световой волны на соответствующей частоте. Т. о.т в среде с кубической восприимчивостью Х{3> возможна генерация световой волны третьей гармоники 3(оа. На частоте % исходной световой волны имеются две поляризации, одна из к-рых соответствует комбинации волновых векторов Л^+А^≈А^, а другая≈ ki~[ A;.j≈/с2. С первой поляризацией связано явление самовоздействия света, а со второй ≈ Явление к р о с с в з а и м о д е и с т в и я. Эти явления отсутствуют в квадратичных средах; в их основе лежит кубич. зависимость поляризации среды и, следовательно, показателя преломления среды от интенсивности распространяющихся световых волн. Наличие эффектов са-£ мовоздействия и кроссвзаи-∙≈≈≈ моде ист вия является характерной особенностью всех четыр╦хволновых В. с. в. Остальные указанные выше комбинации частот от-рис. 2. Схема вырожденного носятся к процессам чстьь
взаимодей- р╦'хфотонного смешения. Очень важным свойством обладает вырожденное
чотыр╦хволновое взаимодействие волн одинаковой частоты (рис. 2). В случае, когда волны Е^ и £*2 с противоположными направлениями распространения являются интенсивными (накачками) и на среду падает слабая волна Е3, в нелинейной среде возбуждается волна Е± с амплитудой А&, комплексно сопряж╦нной амплитуде
слабой волны (Д4≈^з)- Эта схема четырехволнового взаимодействия используется для обращения волнового фронта с усилением.
Тр╦х- и четыр╦хпал новые В. с. в. лежат в основе двух направлений современной лазерной оптики: нелинейной спектроскопии и прикладной нелинейной оптики, в к-рой нелинейнооптич. процессы используются для преобразования изображений и частот, обращения полкового фронта, для создания новых источников когерентного оптич. излучения и т.п.
Лит.: 1) А х м а н о в С. А., Хохлив Р. В., Проблемы нелинейной оптики, М., 1УВ4; 2) А х м а н о в С, А., К о р о-т г: е в Н. И., Методы нелинейной оптики в спектроскопии рассеянии иш-та, М., 1981; 3) Д м и т р и е в В. Г., Тар а-с о к Л. В., Прикладная нслинойлан оптика, М., 1982; 4) К л ы ш к о Д. Н., Фотоны и нелинейная оптика> М., 1980; D) Ц е р н и к с Ф., М и д в и н т е р Д ж,, Прикладная нелинейная оптика, пир. с англ., М.. 197ti. А. С. Чиркин.
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЧАСТИЦ С ВОЛНАМИ ≈ характерно для разреженной высокотемпературной плазмы
четырсхиолнового ствия.
(так же как и взаимодействие воли с волнами) в отличие от жидкости или газа, где взаимодействуют только частицы с частицами. Да нес в равновесной плазме флуктуации плотности в электрич. продольных колебаниях обладают заметными рассеивающими свойствами наряду с парными соударениями частиц. Рассеяния частиц к за сч╦т парных соударений, и на колебаниях (волнах) могут рассматриваться как частные случаи взаимодействия частиц с флуктуациями микрополен. При этом парные соударения ≈ результат рассеяния на флуктуа-циях микрололей с пространственными размерами мень-
ше дебаевского радиуса экранирования Г£)≈у T/4nnez} а рассеяние на флуктуациях с размерами, большими определяет вклад плазменных колебаний.
Длина I свободного пробега электрона из-за взаимодействия с равновесными флуктуациями электрич. полей в плазме определяется соотношением I z
j , где е ≈ заряд электрона, те и р ≈его масса 'и скорость, ш.,≈ электронная лонгмюровская частота, Е ≈ амплитуда электрич. поля равновесных колебаний. Принимая во внимание, что тепловой уровень флукгуац, колебаний Е'1 к 8яУ/г/> (Г≈темн-ра плазмы в энерготич. единицах), получаем, что длила рассеяния электронов на тепловых шумах / яу 1╧Т;п (п≈плотность плазмы). Сопоставление этой длины рассеяния с длиной рассеяния за сч╦т парных электронно-ионных столкновений lei~4jb*l╧T*fnLx (L^≈т.н. ку-лоно&ский логарифм) показываетт что l/lei ~- L^-, т. е. длина пробега электрона из-за рассеяния на термодинамически ранновесном фоне плазменных колебаний в неск, pay (I/д- ~ 10) больше длшш свободного пробега из-за парных соударений. Т. о., вклад поля колебаний с А, > гд в процессы рассеяния илоктропов оказывается несколько на порядок меньше рассеяния из-за парных соударений.
В неравновесной плазме, когда е╦ параметры приближаются к значениям, соответствующим границе устойчивости, увеличивается уровень флуктуац. колебаний. Соответственно увеличивается вклад колебаний в рассеяние частиц, к-рый может превысить вклад от парных соударений. Возникает*!, н. явление опалесценции критической, сходное с аналогичным оптич. явленном,
В неустойчивой плазме амплитуды плазменных колебаний возрастают до значений, на много порядков превышающих тепловой уровень. При этом рассеяние частиц на колебаниях становится преобладающим и отвечает ЗА аномальные процессы переноса в пла:ше (турбулентная диффузия^ аномальное сопротивление плазмы и т, п.).
В. ч. с в. приводит не только к изменению со временем ф-ции распределения частиц в координатном пространстве и ло компонентам скоростей, но и к изменению во времени характеристик волн (амплитуды, фазы, спектральных характеристик). В равновесной плазме В. ч, с в. отвечает За бесстолкновителъиое затухание иолн, возникающее за сч╦т поглощения энергии волны резонансными частицами (см. Ландау затухание).
В неравновесной плазме, когда ф-дил распределения частиц существенно отличается от максвелловской, В. ч. с в. приводит к появлению разл. рода неустойчи-востей (см. Неустойчивости плазмы].
Обратное воздействие возбуждаемых при неустойчивости колебаний на резонансные частицы приводит к релаксации исходного не устойчивого состояния, так что система возвращается на порог устойчивости. Такую бесстолкнонитильную релаксацию плазмы обычно исследуют в квазилинейном приближении (см. Квазилинейная, теория плазмы),
В плазме возможно также нелинейное резонансное взаимодействие волна- частица, когда в резонанс с частицами попадает биение двух воли (шь A~i), (co2, /са): («! ≈ со2) ~ (ff'i≈ k'a) f. Этот процесс наз, и н д у ц и р о-паяным рассеянием волн на частицах плазмы. Индуцир. рассеяние особенно существенно, когда число
")
}
