Вимушене комбінаційне розсіяння в умовах самофокусування збуджуючої електромагнітної хвилі

Стосовно аномальних частотних розширень ліній ВКР у самофокусуючих середовищах зазначається, що незважаючи на значні досягнення, остаточно ця проблема не вирішена. Складність задачі значною мірою пов’язана з великою кількістю чинників, кожен з яких більше або менше впливає на частотну структуру розсіяного світла. Тільки використання частотно-кутових спектрів уможливлює ефективне розмежування внеску різних фізичних механізмів у частотні розширення. Аналіз результатів саме таких досліджень показує, що деякі суттєві особливості частотно-кутової структури випромінювання не можуть бути повністю з'ясовані на основі відомих механізмів. Заслуговує уваги та вимагає подальшого дослідження спроба опису широкосмугового ВКР-випромінювання як випромінювання черенковського типу від нелінійної поляризації, що має надсвітлову швидкість (Понежа Г. В.).

Загальний аналіз відомих методів експериментальних досліджень просторових, частотних та кутових характеристик ВКР в умовах СФ показує, що, незважаючи на їх велику різноманітність, вони мають суттєвий недолік  в абсолютній більшості ці методи не забезпечують достатньої роздільності у часі та об'ємі. Тому одержана за їх допомогою інформація є інтегрованою впродовж збуджуючого імпульсу та уздовж осі середовища, а отже, й уздовж траси руху фокальних областей, що робить її певною мірою неадекватною локальним умовам генерації ВКР.

Другий розділ містить опис установки, оригінальних елементів устаткування, нових методів експериментальних досліджень, а також аналіз особливостей практичної реалізації відомих методів.

ВКР у різних самофокусуючих органічних рідинах збуджувалося імпульсним рубіновим лазером з спектральною шириною випромінювання 0, 01 см-1, тривалістю імпульсу 20 нс, енергією 0, 6 Дж та кутовим розходженням пучка 1, 5 мрад. Лазер працював у багатомодовому режимі. Центральна частина пучка вирізалася діафрагмою з круглим отвором діаметром 2 4 мм, через яку проходило 15 60% випромінювання. У більшості випадків ВКР-активні рідини заливалися у кювети довжиною 25 см.

Кутова структура ВКР-випромінювання досліджувалась за стандартною схемою  у фокальній площині збирної лінзи. Особлива увага зверталась на оптичну якість лінз. Вплив аберацій оцінювався експериментально за допомогою інтерферометра Фабрі-Перо, розта-шованого перед лінзою, і точкового джерела монохроматичного світла, яке переміщалося уздовж осі за відсутності кювети. Фокальні відстані лінз визначалися за методом Бесселя. У кінцевому рахунку похибка вимірювань кутів не перевищувала 1 2%.

Для реєстрації частотно-кутових спектрів, згідно з відомим методом, фокальна площина збирної лінзи, де формувався кутовий спектр, суміщалася з вхідною щілиною спектрографа. Роздільна здатність спектрографа складала 0, 05 нм, відносний отвір  1: 25. Робочий діапазон кутів розсіяного випромінювання становив 0о  4о. Вибір взаємного розташування кювети та збирної лінзи і аналіз частотно-кутових спектрів в області великих значень кутів (  1о) здійснювалися з урахуванням залежності від довжини ділянки, з якої розсіяне випромінювання могло реєструватися.

У випадку дослідження кутової та частотної структури ВКР-випромінювання у самофокусуючих середовищах важливо одночасно одержувати інформацію про положення розсіюючих областей уздовж траси проходження збуджуючого випромінювання через нелінійно-оптичне середовище, що вимагає певної роздільної здатності у просторі та часі. Розроблений новий метод просторової фільтрації кутових спектрів задовольняє цим вимогам. Оптична схема для реалізації методу (рис. 1) включає кофокальну систему лінз 2, 4. У спільній фокальній точці О знаходиться діафрагма 3, яка має дві паралельні позаосьові щілини K і N, розташовані симетрично на заданій відстані до центру О. Діафрагма 3 та лінзи 2, 4 утворюють телескопічний просторовий фільтр, який пропускає у кожній азимутальній площині, що містить оптичну вісь системи та твірні кута розсіяння, лише випромінювання під певним кутом до осі. ВКР-випромінювання реєструється у площині 5, позиція якої вибирається так, що вона є спряженою з площиною, яка знаходиться на відстані  0 за кюветою 1. У такій схемі відрізок траси АВ, що випромінює під кутом до оптичної осі, зобразиться у площині реєстрації відрізками АВ, довжина яких однозначно зв’язана з довжиною відрізка траси АВ, відстань до осі  з місцеположенням випромінюючої області, а азимутальний кут  з кутом . Отже, зареєстрована картина є просторово-кутовим спектром, який несе інформацію про локалізацію центрів розсіяння уздовж осі самофокусуючого середовища. Він дає змогу безпосередньо визначати локальні параметри кутової структури розсіяного випромінювання та опосередковано  початковий радіус і потужність самофокусованої частини збуджуючого пучка. Швидкий рух фокальної області СФ забезпечує і часову роздільну здатність методу.

 

Залежно від задачі та типу спектра, розсіяне випромінювання реєструвалося на фотоплівку А-2 або на багатоелементний перетворювач оптичних сигналів ЛФ1024-25/2, електронна схема керування якого була спеціально розроблена та виготовлена. Для визначення спектральних напівширин розсіяного світла у випадку реєстрації на фотоплівку використовувалася оригінальна оптична схема утворення центросиметричних зображень із заданим співвідношенням інтенсивностей (А. с. 1347667).

Показник заломлення ВКР-активних рідин, дані про який необхідні для теоретичного аналізу зареєстрованих спектрів, вимірювався з похибкою 210-5 за методом найменшого кута відхилення світла призмою.

У третьому розділі подані результати експериментальних досліджень кутової та просторово-кутової структури антистоксового ВКР в умовах СФ, описано метод та результати визначення параметрів самофокусованого збуджуючого випромінювання. Тестовим об’єктом слугував толуол.

З'ясовано, що за постійних експериментальних умов, незважаючи на суттєві зміни у співвідношенні інтенсивностей ВКР-компонент