Техника - молодёжи 1986-01, страница 25
персии не зависит от мощности светового излучения, или, как говорят физики, дисперсия относится к линейным эффектам. Однако при передаче лазерного луча по световоду большую роль играют и нелинейные явления, когда, например, показатель преломления изменяется в зависимости от интенсивности света. Это впрямую сказывается на спектральном составе импульса — число его компонент возрастает, причем на переднем фронте происходит уменьшение частоты (сдвиг в более длинноволновую, «красную», часть спектра), а на заднем фронте — увеличение частоты (сдвиг в «синюю» область спектра). Между длительностью импульса и его спектральной шириной найдена закономерность, напоминающая соотношение неопределенностей из квантовой механики,— их произведение нельзя сделать сколь угодно малым, оно ограничено снизу. Расчеты теоретиков показали, что, расширяя спектр импульса, можно сжать его по времени — для этого надо только каким-то образом заставить «красные» компоненты бежать медленнее «синих», тогда «синие» компоненты с заднего фронта импульса смогут догнать «красные» компоненты на переднем фронте, и импульс сожмется. Таковы вьтоды теории. Но как реализовать их на практике? Оказалось, устройство, в котором «синие» спектральные компоненты бегут быстрее «красных», можно очень просто сделать из двух дифракционных решеток. Принцип его работы заключается в следующем. После того как спектрально уширенное излучение из волновода попадает на первую дифракционную решетку, оно разлагается в спектр, ибо «синие» и «красные» компоненты отражаются от нее под разными углами. Это ведет к тому, что «синие» компоненты догоняют «красные», пробегая до второй решетки меньшее расстояние. Вторая дифракционная решетка восстанавливает параллельность светового пучка. Причем компрессия импульса сопровождается резким увеличением его мощности из-за временного сжатия. Таким методом удалось получить рекордно короткий световой импульс длительностью 12 фемтосекунд (1 фемтосе-кунда — 10"15с), что соответствует всего шести периодам светового колебания. По сути, мы уже подошли к фундаментальной границе длительности светового импуль са Остается добавить, что такой ультракороткий световой импульс обладает огромной мощностью: 0,5 МВт. Итак, компрессор для лазерных импульсов вполне реален. Но специалисты не удовлетворились этим, у них возник вопрос — нельзя ли обойтись без внешнего сжимающего устройства (дифракционных решеток), а там же, прямо в световоде, вслед за спектральным ушире-нием сжимать импульс по времени? Уникальные свойства волоконных световодов на основе плавленого кварца позволили ответить на вопрос утвердительно. Дело в том, что в области спектра от 0,4 мкм до 1,3 мкм «красные» компоненты в таком световоде бегут быстрее «синих», а на длинах волн свыше 1,3 мкм,— наоборот, уже «синие» компоненты обгоняют «красные». Сочетание нелинейности показателя преломления и такого характера дисперсии и позволило отказаться от внешного «компрессора». Хотя при значительных мощностях лазерного излучения импульс в световоде и начинает вести себя достаточно сложным образом, меняя свою форму и длительность по мере распространения, тем не менее он восстанавливает свою первоначальную форму, пройдя определенное расстояние. Кроме того, в световоде существует точка, где импульс максимально сжимается. Если обрубить световод именно здесь, ЦЕЛИТЕЛЬНЫЕ Виктор АДАМЕНКО, кандидат физико-математических наук О целебных свойствах световых лучей разного цвета знали еще в древности, о чем свидетельствуют клинописные тексты Вавилона и папирусы Древнего Египта. В прошлом веке хромотерапия — так называли этот способ лечения — пользовалась немалым успехом у публики наравне с магнито- и металлотерапией. Уже тогда медики установили, что при лечении оспы, скарлатины, малокровия большую пользу приносит, например, красный свет. В начале нашего столетия академик В. М. Бехтерев успешно применял цветные лучи в своей врачеб- то мы и получим схему сжатия лазерных импульсов без дополнительных внешних устройств. Подобным образом удается достичь весьма высокой степени сжатия, вплоть до 150-кратного. Каковы перспективы наблюдаемых эффектов временной компрессии световых импульсов? Несомненно, сверхкороткие импульсы найдут широкое применение в исследовании сверхбыстрых процессов в физике, химии и биологии. Вызывает повышенный интерес и увеличение широкополосности существующих волоконно-оптических линий связи. Конечно, привлекает и сама возможность предельного сжатия лазерных импульсов. Эксперименты со сверхкороткими импульсами уже сейчас показали, что их воздействие на атомарные и молекулярные системы могут существенно отличаться от воздействия более длинных световых импульсов и непрерывного лазерного излучения. В этом направлении уже ведутся широкие исследования как в экспериментальном, так и в теоретическом плане. Вспомним, что переход от макромира к микромиру потребовал отказа от классической механики Ньютона и создания квантовой механики и теории элементарных частиц. Как знать, может быть, нечто подобное произойдет и при переходе в мир предельно коротких временных интервалов. ЛУЧИ ной психиатрической практике. Но до недавних пор оставалось загадкой, почему они оказывают благотворное воздействие на больных... Долгое время ученые и врачи не принимали всерьез светотерапию. И только когда появились лазеры— приборы, способные в небольшом объеме пространства концентрировать большую световую энергию,— они заинтересовались ею по-настоящему. В первую очередь медики попытались применить мощные излучения, вызывающие тепловые эффекты, для удаления опухолей. Почти одновременно получила развитие и лазерная микрохирургия глаза (см. статью «С лазером против слепоты» в «ТМ» № 3 за 1980 год). Мощные световые импульсы длительностью в миллионные доли секунды стали действен 23 |
