Нелинейные эффекты в оптоволоконных системах. Клюев В.Г. - 33 стр.

      Физические причины нелинейности показателя преломления разно-
образны. Существенными оказываются ангармонизм электронного и коле-
бательного откликов атомов и молекул, изменения поляризуемости за счет
ориентации анизотропных молекул в световом поле, изменения плотности
среды, обусловленные электрострикцией и нагревом.
      Перечисленные механизмы различаются величинами и характерны-
ми временами установления нелинейного отклика τнл. В условиях, когда
нелинейный отклик мал в сравнении с линейным и оптические нелинейно-
сти хорошо описываются разложением поляризации P в ряд по степеням
поля,
                               P=Pл + Pнл ,       Рнл << Рл ,
      факторы, приводящие к нелинейности показателя преломления, фе-
номенологически можно рассматривать как проявление нелинейного от-
клика, нечетного по электрическому полю. Если нелинейный отклик мож-
но считать квазистатическим (длительность светового импульса τ0>>τнл),
нелинейный показатель преломления обусловлен частью нелинейной по-
ляризации
                   Pнл = P(3) + P(5) + … = χ(3) EEE + χ(5) EEEEE + …,
      где χ(3), χ(5) − тензоры нелинейной восприимчивости.
      В случаях τ0~τнл и тем более τ0<τнл, нелинейный отклик следует опи-
сывать интегральными соотношениями, в которых вместо зависящих от
частот нелинейных восприимчивостей фигурируют многовременные
функции отклика.
        3.2.2. Стационарные импульсы — солитонный режим распростра-
нения
      Одним из интереснейших явлений в физике нелинейных волн явля-
ется формирование устойчивых волновых пакетов, распространяющихся
на значительные расстояния без изменения формы. Нелинейная оптика иг-
рает в последние годы все большую роль в солитонной физике. В нели-
нейно-оптических процессах можно указать, по крайней мере, три типа со-
литонов. Прежде всего, это так называемые шредингеровские солитоны,
где возникновение устойчивых импульсов связано с балансом действия
дисперсии и нелинейности в прозрачной среде. Генерация солитонов воз-
можна и в условиях, когда под влиянием световых импульсов возникает
изменение разности населенностей среды — «резонансные» солитоны. В
этом случае солитон формируется, если площадь импульса (интеграл по
времени от огибающей) превышает пороговое значение, а длительность
импульса меньше характерных времен релаксации. Наконец, оптические
солитоны могут возникнуть в среде с квадратичной нелинейностью при
взаимодействии волн с сильно различающимися частотами. Образование
солитонов здесь связано с балансом эффектов группового запаздывания
волн и нелинейного взаимодействия.
                                   33