Научная статья на тему 'Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде'

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
149
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Компьютерная оптика
Scopus
ВАК
RSCI
ESCI
Область наук
Ключевые слова
пространственная селективность / четырёхволновой преобразователь излучения / прозрачная двухкомпонентная среда / spatial selectivity / four-wave radiation converter / transparent two-component medium

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Ивахник Валерий Владимирович, Савельев Максим Валерьевич

Проведён анализ пространственной селективности вырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура в зависимости от поворота и расходимости волн накачки. Получены выражения, связывающие ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот с углом поворота и расходимостью волн накачки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Ивахник Валерий Владимирович, Савельев Максим Валерьевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Influence of the pump wave rotation and divergence on the spatial selectivity of a four-wave radiation converter in a transparent two-component medium

The spatial selectivity of the degenerate four-wave radiation converter in a transparent twocomponent medium based on the electrostriction and Dufour effect has been analyzed as a function of the rotation and divergence of pump waves. Expressions connecting most efficiently the converted spatial frequency bandwidth with the rotation angle and divergence of pump waves has been obtained.

Текст научной работы на тему «Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде»

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

ВЛИЯНИЕ ПОВОРОТА И РАСХОДИМОСТИ ВОЛН НАКАЧКИ НА ПРОСТРАНСТВЕННУЮ СЕЛЕКТИВНОСТЬ ЧЕТЫРЁХВОЛНОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В ПРОЗРАЧНОЙ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СРЕДЕ

В.В. Ивахник, М.В. Савельев

Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) (СГАУ), Самара, Россия

Аннотация

Проведён анализ пространственной селективности вырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом электрострик-ции и эффекта Дюфура в зависимости от поворота и расходимости волн накачки. Получены выражения, связывающие ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот с углом поворота и расходимостью волн накачки.

Ключевые слова: пространственная селективность, четырёхволновой преобразователь излучения, прозрачная двухкомпонентная среда.

Цитирование: Ивахник, В.В. Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде / В.В. Ивахник, М.В. Савельев // Компьютерная оптика. - 2016. - Т. 40, № 1. -

С. 19-25. - DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-1-19-25.

Введение

Приближение плоских монохроматических волн накачки, в рамках которого, как правило, рассматривается четырёхволновое взаимодействие, хорошо описывает энергетические характеристики четырёхволнового преобразователя (коэффициент отражения, дифракционную эффективность), влияние на эти характеристики параметров нелинейной среды, волн накачки [1-2].

Однако при изучении качества преобразования излучения при четырёхволновом взаимодействии, т. е. определении, насколько пространственный спектр (амплитуда) объектной волны соответствует комплексно сопряжённому пространственному спектру (амплитуде) сигнальной волны, учёт пространственной структуры волн накачки является необходимым условием. Так, пространственная структура волн накачки полностью определяет разрешающую способность четырёхволновых преобразователей с керровской, резонансной нелинейностями [3-4]. Для четырёхволновых преобразователей на тепловой нелинейности учёт пространственной структуры волн накачки приводит к дополнительному ухудшению качества преобразования изображения [5].

В последние годы проводятся активные исследования четырёхволновых взаимодействий в многокомпонентных, в частности, прозрачных средах [6-14]. В приближении плоских волн накачки четырёхволновые преобразователи на таких нелинейных средах за счёт явления электрострикции осуществляют фильтрацию высоких пространственных частот [15-16].

Представляет практический интерес исследование пространственной селективности четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом поворота и расходимости волн накачки.

1. Пространственный спектр

четырёхволнового преобразователя излучения

Рассмотрим вырожденное четырёхволновое взаимодействие ю+ю-ю=ю в плоском слое прозрачной нелинейной среды (жидкость, в которой находятся наночастицы), расположенной между плоскостями z=0 и z=l. В среде навстречу друг другу распространяются две волны накачки с комплексными амплитудами Л\ и А2 и сигнальная волна с комплексной амплитудой А3. Будем учитывать интерференцию первой волны накачки и сигнальной волны. Электрострикционная сила, пропорциональная градиенту интенсивности, приводит к возникновению потока наночастиц, который из-за эффекта Дюфура изменяет температуру (5T), а значит, и показатель преломления среды dn = (dn/dT)dT . В среде наводится динамическая фазовая решётка. При дифракции второй волны накачки на решётке показателя преломления генерируется объектная волна с комплексной амплитудой А4, распространяющаяся навстречу сигнальной волне.

Как показано в работе [15], в приближении заданного поля по плоским волнам накачки с единичными амплитудами при условии, что коэффициент отражения небольшой (|А4|<<|А3|), пространственные спектры объектной (А4) и сигнальной (А3) волн на передней грани нелинейного слоя связаны соотношением вида (1). Здесь kT = |k1 -k3|, Du, D22, Du и у - коэффициенты теплопроводности, диффузии, Дюфура и электрострикции соответственно, kj (kjx, kjy) и kjz -поперечная и продольная составляющие волнового вектора kj, j=1—4, k = = wn0 /c, kj = | kj |, П0 - по-

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

19

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

казатель преломления, А = kiz+fe—fez-k^z - проекция волновой расстройки на ось Z. Выражение (1) записано при условии, что набегом фазы из-за самовоздействия волн накачки можно пренебречь.

A4 ( К4 , К^ К2 )=~» В'! ^4(^3 )Х

n0 D11D22 d!

X— ({exp [-i (kiz - кз г)1 ] - exp (-кг l )}x

2 sHkt l

exp

p {[ kt - i ( k2 z - k4 z ) ] l}- 1

KT i ( k2 z k4 z )

+

+ {exP [-i ( kiz - k3 z ) l ] - exP (KTl )}X

_ exP {- [ KT + i ( k2z - k4z ) ] l} - 1 KT + i ( k2 z - k4z )

(1)

exp (-i Al)-1

A

x

Если волны накачки не плоские, пространственный спектр объектной волны на передней грани нелинейного слоя можно представить в виде когерентной «суммы» пространственных спектров [3]

A4 ( K4 )= J J A1 (K1 ) A2 ( K 2 )Х

x A4 (K1, к 2, к 4) d K1d к 2.

Здесь A1 (К1) и A2 (К2) - пространственные спектры

волн накачки на передней и задней гранях нелинейного слоя соответственно.

2. Учёт поворота волн накачки

Рассмотрим сигнальную волну, исходящую от точечного источника, расположенного на передней грани нелинейного слоя (A3 (К3 ) = 1). В параксиальном

приближении при распространении первой волны накачки строго вдоль оси Z ( K1 = 0) , а второй волны

накачки под углом к оси Z (К2 Ф 0) выражение для

пространственного спектра объектной волны на передней грани нелинейного слоя примет вид (3).

На рис. 1 приведён характерный график нормированного модуля пространственного спектра объект-

„ ,n (к - ) |A4 (К4, К 2 )|

ной волны A4 (к 4, К 2 ---!--------!---1 , полу-

V ' |А ( К4 = 0,1k, К2 = 0 )|

ченный с использованием выражения (3).

Поворот волны накачки, оказывая существенное влияние на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя в плоскости волн накачки ((К4К2) = к4к2), не влияет на пространственную селективность в плоскости, перпендикулярной волнам накачки ((К4К2) = 0).

А4 (К4, к2 )=-i Ddd ddTx

n0 D11D22 dT

П Г (K4 K 2 )

exp

2sh|K4 - К211

ч v

exp (-|K 4 -K 2| l )}x

-r 4 ^ l

exp

.k[-k4

2k

2k

l ^ -1

2k

+ < exp

-i <K ■ -K = > l

2k

- exp (|K 4 -K 2| l){ X

exp

22 . к2 - к2

2k

l ^ -1

2k

exp

. K2 (K2 -K4 ) l

ik

V

K2 (K2 -K4 )

2

+

x

к 4 - к 2 + i

x

1

(3)

Рис. 1. Модуль пространственного спектра объектной вОЛНЫ при kl = 5103, К2у = 0, К2х /k = 2-10~2

В плоскости волн накачки поворот второй волны накачки смещает полосу пространственных частот (К4), вырезаемых четырёхволновым преобразователем, на величину поворота и сужает пространственный спектр объектной волны (рис. 2).

Наличие ненулевой проекции волновой расстройки, входящей в явном виде в последнее слагаемое выражения (1), приводит к тому, что четырёхволновой преобразователь с повёрнутой второй волной накачки, наряду с фильтрацией высоких пространственных частот, осуществляет фильтрацию и низких пространственных частот.

20

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

Рис. 2. Модули пространственных спектров объектной волны в плоскости волн накачки при kl = 5-103, K2y = 0, К4у = 0, K2x/k = 0 (1), 210-2 (2), 510-2 (3)

Аналогичный характер изменения вида модуля пространственного спектра с ростом волновой расстройки наблюдается для квазивырожденного четырёхволнового преобразователя в прозрачной двухкомпонентной среде [17].

Фаза пространственного спектра объектной волны (ф) меняется по линейному закону. Скорость изменения фазы пропорциональна повороту волны накачки.

Для характеристики пространственной селективности четырёхволнового преобразователя в плоскости волн накачки введём ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот (Лк), которая определяется из условия

Ak = kl* -К42*| . (4)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Здесь K4ix,42x > K2x - пространственные частоты, значения которых находятся из решения уравнения

|Л (k4x = k41x,42x , К4у

4max ’

(5)

где A4max = |Л (k4x = К4у = °)| - наибольшее зна-

чение модуля пространственного спектра, Kmax - пространственная частота, на которой модуль пространственного спектра достигает наибольшего значения.

Уравнение (5) имеет по два корня для K4ix и K42x, среди которых будем выбирать большие значения.

Ширина полосы пространственных частот, наиболее эффективно преобразуемых при четырёхволновом взаимодействии, обратно пропорциональна как толщине нелинейной среды, так и повороту волны накачки Лк ~1/ 1к2 .

3. Учёт расходимости волн накачки

Пусть одна из волн накачки, например, вторая, по-прежнему является плоской, а пространственный спектр первой волны накачки меняется по гауссову закону

(

Л (к1 ) = exp ■

V

У1

У у

(6)

где K0 - параметр, характеризующий расходимость волны накачки.

Подставив в (2) выражения (1) и (6) для сигнальной волны, распространяющейся от точечного источника, получим выражение для пространственного спектра объектной волны вида

A4 ( К4 ) = -i

ЯК,

]kgD12 dn I

n°D11D22 dT I 2sh |k4 -К2| l

i exP

(k4 k2 ) l (k4 k2 ) КУ

2k

4k2

- exp (—IK4 -1

2k

--1 " (

exp

_ _ V

1- - \„ . к -к4

к - К l - i- 2 4

2k

1 I г

-l -1 + iexp

у I L

- ( К4 К2 )2 l ( К4 К2 )2 к212

2k

4k2

- eXP ( | К4 -К^ 1)}

VPk

22 : К2 К4

2k

exp

К2 ( К4 К2 )

V IК4 -К^ К° у

-1 г(

exp

_ _ V

| К4 -

22

-|К4-К 2| l - i 11

4 2 2k

-1

->У

К4 -К^ к°1 .К2 (К4-К2)

2k

-i

+ erf

Л ( К4 К2 )

|К4 -К^ к°

(7)

1

х

К2 - К2

24

х

К4-к^ - i

2

К4 К2 К0

К4 К2 К0

где erf (x)

= ^= [ exp (-t2 )d

Vp 0

t2 )dt - функция ошибок.

На рис. 3 приведён характерный график нормированного модуля пространственного спектра объектной волны при условии распространения второй волны накачки строго вдоль оси Z ( К2 = 0) .

x

Учёт расходимости волны накачки, не меняя вид пространственного спектра на низких пространственных частотах, уменьшает эффективность преобразования высоких пространственных частот.

Для сравнения на этом же рисунке приведён модуль пространственного спектра объектной волны четырё-

хволнового преобразователя на керровской нелинейности, рассчитанный с использованием выражения [3]

A (К 4 ) = iGerf (11. (8)

Здесь G - параметр, определяющий эффективность четырёхволнового преобразователя.

При построении графиков совмещались значения модулей пространственных спектров объектных волн двух четырёхволновых преобразователей на пространственной частоте к4 = |К4| = 5к0. Видно, что на

высоких пространственных частотах пространственная селективность четырёхволновых преобразовате-

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

21

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

лей как в прозрачной двухкомпонентной среде, так и в среде с керровской нелинейностью совпадает.

Рис. 3. Пространственные спектры объектной волны в прозрачной двухкомпонентной среде (1), в среде с керровской нелинейностью (2) при kl = 5103, K4y = 0, k 2 = 0, ко/k = 510-2

С увеличением расходимости волны накачки наблюдается уменьшение как ширины полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот (рис. 4, кривая 1), так и величины пространственной частоты, на которой модуль пространственного спектра достигает наибольшего значение (рис. 4, кривая 2). Зависимость ширины полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот от расходимости волны накачки хорошо описывается выражением вида

k Ак/k

Dk = a(kl)^k j +p(kl).

(9)

0,010

0,005

Рис. 4. Зависимость ширины полосы, пространственных частот (1) и положения максимума пространственного спектра (2) от расходимости волны накачки при kl = 5103, k2 = 0

Здесь а и в - параметры, зависящие от произведения волнового числа на толщину нелинейного слоя. Так, при значениях kl = 1,5-103, 5-103, 1,5-104 параметры, входящие в выражение (9), принимают значения а = 2,4^10-3, 7,2-10-4, 2,4-10-4, в = 5-10-3, 2-10-3, 5-10-4.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Фаза пространственного спектра в зависимости от величины поперечной составляющей волнового век-

тора объектной волны в пределах ширины полосы Лк меняется незначительно.

Поворот второй волны накачки приводит в плоскости волн накачки не только к смещению пространственной частоты, на которой значение модуля пространственного спектра объектной волны минимально, на величину, равную повороту волны накачки (рис. 5а), но и к дополнительному уменьшению эффективности преобразования на высоких пространственных частотах. При фиксированной величине расходимости первой волны накачки с увеличением угла поворота второй волны накачки вид пространственного спектра объектной волны стремится к виду пространственного спектра при плоских волнах накачки. В области пространственных частот, в которой сосредоточена основная доля энергии объектной волны, фаза волны меняется по закону, близкому к линейному (рис. 5б).

Рис. 5. Модули (а) и фазы (б) пространственных спектров объектной волны в плоскости волн накачки при kl = 5103,

ко/k = 510-2, K2y = 0, K4y = 0, K2x/k = 0 (1), 1 10-1 (2), 210-1 (3)

На рис. 6 представлены зависимости наибольшего значения модуля пространственного спектра

Amax = Лшах/1 Л К = 0,1k, k2 = 0)| (рис. 6а) и ширины

полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот в плоскости волн накачки (рис. 6б) от угла поворота второй волны накачки при фиксированном значении расходимости первой волны накачки.

С ростом значения к2 наблюдается монотонное уменьшение как наибольшего значения модуля про-

22

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

странственного спектра, так и ширины полосы про-

-I------------1------------1-------------1------------

б) 0 0,05 0,1 0,15 К2Х/к

Рис. 6. Зависимости наибольшего значения модуля пространственного спектра (а) и ширины полосы пространственных частот (б) от поворота волны накачки при М = 5103, Kg/k = 510-2 (1), 110-2 (2), плоские волны (3)

При к2 < ко зависимости наибольшего значения и ширины полосы пространственных частот от поворота второй волны накачки хорошо аппроксимируются гауссовым законом

A4max = A40 eXP

V

k 2

Дк = Дк0 exp

(10)

Здесь A40 и Дк0 - значения A4max и Дк в отсутствие поворота второй волны накачки, а и b - коэффициенты, зависящие от величины расходимости первой волны накачки. При расходимости первой волны накачки к0/к = 1 • 10-2 и 5-10-2 коэффициенты соответственно принимают значения а = 3-103 и 1,2^102, b = 50 и 10.

При к2 > 2к0 изменение ширины полосы пространственных частот, наиболее эффективно преобразуемых при четырёхволновом взаимодействии, в зависимости от поворота второй волны накачки совпадает с аналогичной зависимостью для четырёхволнового преобразователя с плоскими волнами накачки.

2

к

2

Заключение

Получены аналитические выражения, описывающие пространственную селективность четырёхволно-

вого преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом углового поворота и расходимости волн накачки. Показано, что и расходимость, и угловой поворот волн накачки приводят к уменьшению эффективности преобразования волн на высоких пространственных частотах.

В отсутствие поворота с увеличением расходимости волны накачки ширина полосы пространственных частот, наиболее эффективно преобразуемых при четырёхволновом взаимодействии, уменьшается по закону, обратно пропорциональному расходимости.

В случае плоских волн накачки угловой поворот одной из них, не меняя вида пространственного спектра в плоскости перпендикулярной плоскости волн накачки, в плоскости волн накачки смещает полосу «вырезанных» четырёхволновым преобразователем пространственных частот на величину поворота и уменьшает ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых частот по закону, обратно пропорциональному повороту.

При условии, что величина поворота меньше расходимости волны накачки, получены приближённые выражения, связывающие наибольшее значение модуля пространственного спектра и ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот с угловым поворотом волны накачки.

Литература

1. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта / В.Г. Дмитриев. - М.: Физматлит, 2003. - 256 с. - ISBN 5-9221-0080-7.

2. Обращение волнового фронта / Б.Я. Зельдович, Н.Ф. Пилипецкий, В.В. Шкунов. - М.: Наука, 1985. - 240 с.

3. Обращение волнового фронта при четырехволновом взаимодействии / В.В. Ивахник. - Самара: Самарский университет, 2010. - 246 с. - ISBN 978-5-86465-471-2.

4. Блинов, В.В. Влияние на пространственную селективность амплитудной динамической голограммы в растворе красителя пространственной структуры опорной (считывающей) волны / В.В. Блинов, Е.В. Воробьева, В.В. Ивахник, В.И. Никонов // Компьютерная оптика. - 2003. -Т. 25. - С. 74-78. - ISSN 0134-2452.

5. Ивахник, В.В. Использование метода функции размытия точки для анализа качества преобразования излучения при четырёхволновом взаимодействии на тепловой нелинейности (обзор) / В. В. Ивахник, Т.Г. Харская // Компьютерная оптика. - 2009. - Т. 33, № 1. - С. 17-26. - ISSN 0134-2452.

6. Ливашвили, А.И. Динамика температуры прозрачной наножидкости, находящейся под воздействием периодического светового поля / А.И. Ливашвили, Г.В. Костина, М.И. Якунина // Оптический журнал. -2013. - Т. 80, № 2. - С. 71-74. - ISSN 0030-4042.

7. Rusconi, R. Thermal-lensing measurement of particle thermophoresis in aqueous dispersion / R. Rusconi, L. Isa, R. Piazza // Journal of the Optical Society of America B. -2004. - Vol. 21(3). - P. 605-616. - ISSN 0740-3224.

8. Mahilny, U.V. Holographic volume gratings in a glass-like polymer materials / U.V. Mahilny, D.N. Marmysh, A.I. Stankevich,

A. L. Tolstik, V. Matusevich, R. Kowarschik // Applied Physics

B. - 2006. - Vol. 82(2). - P. 299-302. - ISSN 0946-2171.

9. Афанасьев, А.А. Четырехволновое смешение в жидкой

суспензии диэлектрических прозрачных микросфер / А.А. Афанасьев, А.Н. Рубинов, С.Ю. Михневич,

И.Е. Ермолаев // Журнал экспериментальной и теорети-

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

23

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

ческой физики. - 2005. - Т. 128, В. 3(9). - С. 451-463. -ISSN 0044-4510.

10. Иванов, В.И. Термодиффузионный механизм записи амплитудных динамических голограмм в двухкомпонентной среде / В.И. Иванов, К.Н. Окишев // Письма в журнал технической физики. - 2006. - Т. 32, № 22. -С. 22-25. - ISSN 0320-0116.

11. Isobe, K. Three-dimensional profiling of refractive index distribution inside transparent materials by use of nonresonant four-wave mixing microscopy / K. Isobe, T. Kawasumi, T. Tamaki, S. Kataoka, Y. Ozeki, K. Itoh // Applied Physics Express. - 2008. - Vol. 1(2). -022006. - ISSN 1882-0778.

12. Wang, Y. Four-wave mixing microscopy of nanostructures / Y. Wang, C.Y. Lin, A. Nikolaenko, V. Raghunathan, E.O. Potma // Advances in Optics and Photonics. - 2011. - Vol. 3(1). - P. 1-52. - ISSN 1943-8206.

13. Lopez-Mariscal, C. Direct detection of optical phase conjugation in a colloidal medium / C. Lopez-Mariscal, J.C. Gutierrez-Vega, D. McGloin, K. Dholakia // Optics Express. - 2007. -Vol. 15(10). - P. 6330-6335. - ISSN 1094-4087.

14. Li, J.B. Four-wave parametric amplification in semiconductor quantum dot-metallic nanoparticle hybrid molecules /

J.B. Li, M.D. He, L.Q. Chen // Optics Express. - 2014. -Vol. 22(20). - P. 24734-24741. - ISSN 1094-4087.

15. Ивахник, В.В. Влияние коэффициента отражения на пространственную селективность четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура / В.В. Ивахник, М.В. Савельев // Компьютерная оптика. - 2015. - Т. 39, № 2. - С. 197-203. - ISSN 0134-2452.

16. Ivakhnik, V.V. Four-wave mixing in a transparent medium based on electrostriction and Dufour effect at large reflectance / V.V. Ivakhnik, M.V. Savelyev // Physics Procedia. -2015. - Vol. 73. - P. 26-32. - ISSN 1875-3892.

17. Ивахник, В.В. Пространственно-временные характеристики квазивырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура / В.В. Ивахник, М.В. Савельев // Компьютерная оптика. - 2015. -Т. 39, № 4. - С. 486-491. - ISSN 0134-2452.

Сведения об авторах

Ивахник Валерий Владимирович, 1951 года рождения. Доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой оптики и спектроскопии, декан физического факультета Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва. Область научных интересов: нелинейная оптика, динамическая голография. E-mail: ivakhnik@samsu. ru .

Савельев Максим Валерьевич, 1990 года рождения, в 2012 году окончил физический факультет Самарского государственного университета. Аспирант кафедры оптики и спектроскопии Самарского государственного аэрокосмического университета имени академика С.П. Королёва. Область научных интересов: нелинейная оптика, динамическая голография. E-mail: belchonokenot@mail.ru .

Поступила в редакцию 27января 2016 г. Окончательный вариант - 16 февраля 2016 г.

INFLUENCE OF THE PUMP WAVE ROTATION AND DIVERGENCE ON THE SPATIAL SELECTIVITY OF A FOUR-WAVE RADIATION CONVERTER IN A TRANSPARENT TWO-COMPONENT MEDIUM

V. V. Ivakhnik, M. V. Savelyev Samara State Aerospace University Abstract

The spatial selectivity of the degenerate four-wave radiation converter in a transparent two-component medium based on the electrostriction and Dufour effect has been analyzed as a function of the rotation and divergence of pump waves. Expressions connecting most efficiently the converted spatial frequency bandwidth with the rotation angle and divergence of pump waves has been obtained.

Keywords: spatial selectivity, four-wave radiation converter, transparent two-component medium.

Citation: Ivakhnik VV, Savelyev MV. Influence of the pump wave rotation and divergence on the spatial selectivity of a four-wave radiation converter in a transparent two-component medium.

Computer Optics 2016; 40(1): 19-25. DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-1- 19-25.

References

[1] Dmitriev VG. Nonlinear optics and wavefront reversal [In Russian]. Moscow: “Fizmatlit” Publisher; 2003.

[2] Zel’dovich BYa, Pilipetskiy NF, Shkunov VV. Wavefront reversal [In Russian]. Moscow: “Nauka” Publisher; 1985.

[3] Ivakhnik VV. Wavefront reversal and four-wave interaction [In Russian]. Samara: Samara State University Publisher; 2010.

[4] Blinov VV, Vorob’eva EV, Ivakhnik VV, Nikonov VI. The influence of the reference (reading) wave spatial structure on the spatial selectivity of the amplitude dynamic hologram in a dye solution [In Russian]. Computer Optics 2003; 25: 74-78.

[5] Ivakhnik VV, Harskaya TG. Use of the method of the point spread function for the analysis of quality of phase conjugation via four-wave radiation converter in thermal nonlinear media (review) [In Russian]. Computer Optics 2009; 33(1): 17-26.

[6] Livashvili AI, Kostina GV, Yakunina MI. Temperature dynamics of a transparent nanoliquid acted on by a periodic light field. J Opt Tech 2013; 80(2): 124-126. DOI: 10.1364/JOT.80.000124.

[7] Rusconi R, Isa L, Piazza R. Thermal-lensing mesuarment of particle thermophoresis in aqueous dispersion. J Opt Soc Am B 2004; 21(3): 605-616. DOI: 10.1364/JOSAB.21.000605.

24

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

Влияние поворота и расходимости волн накачки на пространственную селективность...

Ивахник В.В., Савельев М.В.

[8] Mahilny UV, Marmysh DN, Stankevich AI, Tolstik AL, Matusevich V, Kowarschik R. Holographic volume gratings in a glasslike polymer materials. Appl Phys B 2006; 82(2): 299-302. DOI: 10.1007/s00340-005-2006-z.

[9] Afanas’ev AA, Rubinov AN, Mikhnevich SYu, Ermolaev IE. Four-wave mixing in a liquid suspension of transparent dielectric microspheres. JETP 2005; 101(3): 389-400.

[10] Ivanov VI, Okishev KN. Thermodiffusion mechanism of dynamic amplitude hologram recording in a two-component medium. Tech Phys Lett 2006; 32(11): 967-968. DOI: 10.1134/51063785006110186.

[11] Isobe K, Kawasumi T, Tamaki T, Kataoka S, Ozeki Y, Itoh K. Three-dimensional profiling of refractive index distribution inside transparent materials by use of nonresonant four-wave mixing microscopy. Appl Phys Exp 2008; 1(2): 022006. DOI: 10.1143/APEX. 1.022006.

[12] Wang Y, Lin CY, Nikolaenko A, Raghunathan V, Potma EO. Four-wave mixing microscopy of nanostructures. Adv Opt Photonics 2011; 3(1): 1-52. DOI: 10.1364/AOP.3.000001.

[13] Lopez-Mariscal C, Gutierrez-Vega JC, McGloin D, Dholakia K. Direct detection of optical phase conjugation in a colloidal medium. Opt Exp 2007; 15(10): 6330-6335. DOI: 10.1364/OE.15.006330.

[14] Li JB, He MD, Chen LQ. Four-wave parametric amplification in semiconductor quantum dot-metallic nanoparticle hybrid molecules. Opt Exp 2014; 22(20): 24734-24741. DOI: 10.1364/OE.22.024734.

[15] Ivakhnik VV, Savelyev MV. The influence of the reflection coefficient on the spatial selectivity of a four-wave radiation converter in a transparent medium based on electrostriction and Dufour effect. Computer Optics 2015; 39(2): 197-203.

[16] Ivakhnik VV, Savelyev MV. Four-wave mixing in a transparent medium based on electrostriction and Dufour effect at large reflectance. Phys Procedia 2015; 73: 26-32. DOI: 10.1016/j.phpro.2015.09.117.

[17] Ivakhnik VV, Savelyev MV. Spatial and temporal characteristics of a nondegenerate four-wave mixing converter in a transparent medium based on electrostriction and Dufour effect. Computer Optics 2015; 39(4): 486-491. DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-4-486-491.

Authors’ information

Valery Vladimirovich Ivakhnik (b. 1951). Doctor in Physics & Maths, professor, Head of Optics and Spectroscopy department, Dean of Physics faculty of S.P. Korolyov Samara State Aerospace University. Research interests are nonlinear optics and dynamic holography. E-mail: ivakhnik@samsu. ru.

Maxim Valeryevich Savelyev (b. 1990) graduated from Samara State University, Physics faculty. Postgraduate student of Optics and Spectroscopy department of S.P. Korolyov Samara State Aerospace University. Research interests are nonlinear optics and dynamic holography. E-mail: belchonokenot@mail.ru .

Received January 27, 2016. The final version - February 16, 2016.

Компьютерная оптика, 2016, том 40, №1

25

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.