Нелинейные эффекты в оптоволоконных системах. Клюев В.Г. - 12 стр.

      Солитон (от лат. solus — один) — локализованное стационарное или
стационарное в среднем возмущение однородной или пространственно-
периодической нелинейной среды. Солитон характеризуется следующими
свойствами: локализован в конечной области; распространяется без де-
формации, перенося энергию, импульс, момент импульса; сохраняет свою
структуру при взаимодействии с другими такими же солитонами.
      Перейдем к рассмотрению нелинейных явлений в световодах бо-
лее подробно. Заметим, что наибольшее распространение получили све-
товоды, в которых сердцевина изготавливается из кварцевого стекла.
      Генерация второй гармоники была первым наблюденным нелиней-
ным оптическим эффектом, при котором падающее на среду когерентное
излучение вызывает генерацию когерентного излучения на выходе. Ме-
жду тем нелинейная оптика охватывает гораздо более широкий круг
явлений. В общем случае ее предметом является нелинейное взаимодей-
ствие света с веществом, включая такие процессы, как индуцированные
светом изменения оптических свойств среды. Но тогда генерацию вто-
рой гармоники уже нельзя считать первым из наблюденных нелиней-
ных оптических эффектов. Процесс оптической накачки, несомненно,
также относится к нелинейным оптическим явлениям; следует подчерк-
нуть, что он был хорошо известен задолго до появления лазеров. Резо-
нансное возбуждение при оптической накачке вызывает перераспреде-
ление населенностей энергетических уровней среды и изменяет при этом
ее свойства. Благодаря резонансному характеру возбуждения достаточно
даже слабого света, чтобы вызвать сильное возмущение материальной
системы. Это обстоятельство делает эффект легко обнаружимым. В пер-
вых экспериментах по оптической накачке в атомарных системах исполь-
зовались маломощные непрерывные лампы на парах атомов. Оптическая
накачка является также одним из наиболее эффективных способов созда-
ния инверсной населенности в лазерах.
      Однако для всестороннего исследования нелинейных оптических
эффектов необходимы лазеры. После 1961 г. было открыто множество
нелинейных оптических явлений. Они не только сильно обогатили наши
знания о взаимодействии света с веществом, но и вызвали революционные
изменения в оптической технологии. Каждый нелинейный оптический
процесс можно представить себе состоящим из двух этапов; сначала свет
большой интенсивности вызывает нелинейный отклик среды, а затем
эта реакция среды, в свою очередь, нелинейным образом изменяет оп-
тические поля. Первый этап описывается материальными уравнениями,
второй — уравнениями Максвелла.
      Может возникнуть вопрос, все ли среды нелинейны? Ответ на этот
вопрос положителен. Даже в вакууме фотоны могут взаимодействовать че-
рез посредство поляризации вакуума. Эта нелинейность, однако, на-
                                  12