Влияние учёта высших приближений теории дисперсии на характер трансформации огибающей импульса в диспергирующей среде
Захаров Н.С., Холод С.В.

 

ФГКУ «12 ЦНИИ» Минобороны России, Сергиев Посад, Россия

Аннотация:
В статье приведены результаты численного расчёта огибающей и частотного профиля импульса при распространении в диспергирующей среде на примере распространения фемтосекундного импульса в плазме. Дано объяснение возникновению модуляции в нечётных порядках приближения теории дисперсии и исчезновению – в чётных порядках. Показано, что достаточным для проведения большинства расчётов переноса ультракоротких импульсов может считаться четвёртое приближение теории дисперсии.

Ключевые слова:
ультракороткий импульс, теория дисперсии, огибающая импульса, фурье-преобразование, чирпинг.

Цитирование:
Захаров, Н.С. Влияние учёта высших приближений теории дисперсии на характер трансформации огибающей импульса в диспергирующей среде / Н.С. Захаров, С.В. Холод // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 5. – С. 636-644. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-5-636-644.

Литература:

  1. Козлов, С.А. Основы фемтосекундной оптики // С.А. Козлов, В.В. Самарцев. – М.: Физматлит, 2009. – 292 с. – ISBN: 978-5-9221-1140-9.
  2. Захаров, Н.С. Взаимодействие ультракоротких импульсов лазерного излучения с веществом / Н.С. Захаров, С.В. Холод; под ред. проф. Н.С. Захарова. – Сергиев Посад: 12 ЦНИИ МО РФ, 2012. – 296 c.
  3. Гейнц, Ю.Э. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы / Ю.Э. Гейнц, А.А. Землянов, А.М. Кабанов, Г.Г. Матвиенко; под общ. ред. А.А. Землянов. – Томск: Изд-во Ин-та оптики атмосферы СО РАН, 2010. – 211 с.
  4. Гинзбург, В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме / В.Л. Гинзбург. – М.: Физматгиз, 1960. – 552 с.
  5. Вайнштейн, Л.Α. Распространение импульсов / Л.Α. Вайнштейн // Успехи физических наук. – 1976. – Т. 118, Вып. 2. – С. 339-367. – DOI: 10.3367/UFNr.0118.197602h.0339.
  6. Вайнштейн, Л.Α. Разделение частот в теории колебаний / Л.Α. Вайнштейн, Д.Е. Вакман. – М.: Наука, 1983. – 288 с.
  7. Ахманов, С.А. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов / С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин. – М.: Наука, 1988. – 312 с. – ISBN: 5-02-013838-Х.
  8. Bespalov, V.G. Simplified field wave equations for the nonlinear propagation of extremely short light pulses / V.G. Bespalov, S.A. Kozlov, Yu.A. Shpolyanskiy, I.A. Walm­sley // Physical Review A. – 2002. – Vol. 66, Issue 1. – 013811. – DOI: 10.1103/PhysRevA.66.013811.
  9. Brabec, Th. Nonlinear optical pulse propagation in the single-cycle regime / Th. Brabec, F. Krausz // Physical Review Letters. – 1997. – Vol. 78, Issue 17. – P. 3282-3285. – DOI: 10.1103/PhysRevLett.78.3282.
  10. Brabec, Th. Intense few-cycle laser Fields: Frontiers of nonlinear optics / Th. Brabec, F. Krausz // Review of Modern Physics. – 2000. – Vol. 72, Issue 2. – P. 545-591. – DOI: 10.1103/RevModPhys.72.545.
  11. Ranka, J.K. Breakdown of the slowly varying envelope approximation in the self-focusing of ultrashort pulses / J.K. Ranka, A.L. Gaeta // Optics Letters. – 1998. – Vol. 23(7). – P. 534-536. – DOI: 10.1364/OL.23.000534.
  12. Штумпф, С.А. Динамика сильного поля светового импульса с малым числом колебаний оптического поля в диэлектрической среде / С.А. Штумпф, А.А. Королёв, С.А. Козлов // Известия Российской академии наук. Серия физическая. – 2007. – Т. 71, № 2. – С. 158-161.
  13. Виноградова, М.Б. Теория волн / М.Б. Виноградова, О.В. Руденко, А.П. Сухоруков. –  М.: Наука, 1979. – 384 с.
  14. Ахманов, С.А. Самовоздействие волновых пакетов в нелинейной среде и генерация фемтосекундных лазерных импульсов / С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин // Успехи физических наук. – 1986. – Т. 149, Вып. 7. – С. 449-509. – DOI: 10.3367/UFNr.0149.198607d.0449.
  15. Громов, Е.М. Высшие приближения теории дисперсии нелинейных волн в однородных и неоднородных средах / Е.М. Громов, В.И. Таланов // Известия Академии наук. Серия физическая. – 1996. – Т. 60, № 12. – С. 16-28.
  16. Кловский, Д.Д. Нелинейная эволюция импульсов различной формы в волоконном световоде / Д.Д. Кловский, И.Н. Сисакян, А.Б. Шварцбург, А.Ю. Шерман, С.М. Ши­роков // Компьютерная оптика. – 1987. – № 1. – С. 108-113.
  17. Алименков, И.В. Решение в квадратурах уравнения распространения импульсов в оптических волокнах / И.В. Алименков, Ю.Ж. Пчёлкина // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 37, № 3. – С. 294-296.
  18. Алименков, И.В. Решение расширенного уравнения распространения импульсов в оптических волокнах / И.В. Алименков, Ю.Ж. Пчёлкина // Компьютерная оптика. – 2014. – Т. 38, № 1. – С. 28-30.
  19. Mohamadou, A. Higher order dispersion effects in the noninstantaneous nonlinear Schrödinger equation / A. Mohamadou, C.G.L. Tiofack, T.C. Kofane, T.B. Ekogo, J. Atangana, K. Por­sezian // Journal of Modern Optics. – 2011. – Vol. 58, Issue 11. – P. 924-931. – DOI: 10.1080/09500340.2011.582963.
  20. Liu, W.-J. Solitary wave pulses in optical fibers with normal dispersion and higher-order effects / W.-J. Liu, B. Tian, H.-Q. Zhang, T. Xu, H. Li // Physical Review A. – 2009. – Vol. 79(6). – 063810. – DOI: 10.1103/PhysRevA.79.063810.
  21. He, F.-T. The effects of five-order nonlinear on the dynamics of dark solitons in optical fiber / F.-T. He, X.-L. Wang, Z.-L. Duan // The Scientific World Journal. – 2013. – Vol. 2013. – 130734. – DOI: 10.1155/2013/130734.
  22. Marfice, J.P. Dispersion approximation using higher-order Taylor series terms / J.P. Marfice, O.R. Baiocchi // Applied Optics. – 1987. – Vol. 26, Issue 19. – P. 4043-4045. – DOI: 10.1364/AO.26.004043.
  23. Beech, R. Effects of higher order dispersion terms in the non­linear Schrodinger equation / R. Beech, F. Osman // American Journal of Applied Sciences. – 2005. – Vol. 2, Issue 9. – P. 1356-1369. – DOI: 10.3844/ajassp.2005.1356.1369.
  24. Холод, С.В. Программа расчёта параметров лазерного импульса ультракороткой длительности, распространяющегося в диспергирующей среде (Fourier 2.0) / С.В. Холод // Государственная регистрация программы для ЭВМ RU 2016661466 от 11.10.2016, Бюл. № 11. – URL: http://www1.fips.ru/Archive/EVM/2016/2016.11.20/DOC/RUNW/000/002/016/661/466/document.pdf (дата обращения: 23.05.2017).
  25. Захаров, Н.С. Диагностика плазмы ультракороткими импульсами лазерного излучения / Н.С. Захаров, С.В. Хо­лод // Прикладная физика. – 2005. – № 6. – С. 80-83.
  26. Захаров, Н.С. Влияние процессов ионизации на распространение частотно модулированных волновых пакетов в разреженных газах / Н.С. Захаров, С.В. Холод // Прикладная физика. – 2009. – № 4. – С. 81-85.
  27. Желтиков, А.М. Да будет белый свет: генерация суперконтинуума сверхкороткими лазерными импульсами / А.М. Желтиков // Успехи физических наук. – 2006. – Т. 176, Вып. 6. – С. 623-649. – DOI: 10.3367/UFNr.0176.200606d.0623.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20