Физическая энциклопедия - самофокусировка света

1, а). Рис. 1. Траектории лучей: о при фокусировке светового пучка обычной линзой, б при самофокусировке в нелинейной среде, в в нелинейном диэлектрич. волноводе. Световой пучок с поперечным радиусом d фокусируется на расстоянии fнл»d(n0/Dнл)1/2, (1) где n0 показатель преломления вне пучка, Dнл перепад показателя преломления в пучке. Показатель преломления n среды может увеличиваться с ростом поля Е из-за изменения нелинейной поляризации среды, высокочастотного Керра эффекта, электрострикции, нагрева и др.

величину. По мере приближения к фокусу лучи всё более искривляются (С. с. носит характер лавинообразный), и концентрация поля в нелинейном фокусе значительно сильнее, чем при обычной фокусировке линзой. С. с. может привести к световому пробою, способствовать развитию процессов вынужденного рассеяния света и др. нелинейных процессов.

Вслед за первым фокусом при С. с. мощного пучка может появиться ряд последующих возникает многофокусовая структура. Число фокусов растёт с увеличением мощности источника, и они приближаются ко входу в нелинейную среду (рис. 1, б). В случае коротких световых импульсов фокусы могут двигаться с околосветовыми скоростями (Dnнл становится функцией времени).

фильтры и др. устройства, сглаживающие амплитудные профили пучков. Если показатель преломления среды уменьшается с ростом интенсивности света, то имеет место обратное явление с а м о д е ф о к у с и р о в к а с в е т о в ы х п у ч к о в (нелинейное расплывание пучков, рис. 2). Наиболее распространена тепловая дефокусировка, обусловленная уменьшением n вследствие расширения в-ва при его нагреве светом.

В нелинейной среде, движущейся перпендикулярно световому пучку (конвективные потоки жидкостей и газов и др.), возникает самоотклонение света от заданного направления. Рис. 2. Траектории лучей: а при расфокусировке светового пучка рассеивающей (отрицательной) линзой, б при самодефокусировке в нелинейной среде. Рис. 3. Самоотклонение светового пучка навстречу поперечному движению нелинейной дефокусирующей среды (DnIнл0, пунктирные линии).

Угол самоотклонения зависит от мощности пучка, скорости поперечного движения среды и инерционности нелинейного механизма изменения показателя преломления (рис. 3). С. с. и самодефокусировка наблюдаются в конденсированных средах и газах (в т. ч. в воздухе и в плазме). Критич. мощность может составлять малую величину вплоть до долей Вт.