Фотографии световых пучков (поперечные сечения в фокальной

плоскости)

а – исходный слабый пучок; б – однократноусиленный пучок; в – об­ращённый, повторно усиленный пучок (масштаб всех фотографии одинаков).

Направленность излучения ггенерируемого в мощных лазерных системах в основном ограничивается искажениями в оптических элементах: абберациями линз, неоднородностями оптических материалов, воздуха и др. неоднородностями в усиливающей (активной) среде лазеров. Величина неоднородностей, как правило, возростает по мере увеличения мощности лазеров. Использование О.В.Ф. позволяет получать в системах с оптически неоднородными

элементами пучки света с почти плоским волновым фронтом,т.е. с направленностью, ограниченное лишь дефракцией. Для этого слабую световую волну с плоским волновым фронтом (рис 2а) пропускают сквозь лазерный усилитель и затем подвергают обращению. По мере распространения исходной волны в усилителе

её амплитцда растёт, но одновременно накапливаются искажения волнового фронта и соответственно ухудшается направленность (рис. 2б) обращённая волна, распространяясь сквозь усилитель в обратном направлении, также усиливается в обратном направлении, также усиливается, а её волновой фронт постепенно выправляется всюду повторяя форму фронта исходной волны. Врезультате все абберации компенсируются и на выходе системы фронт дважды усиленных пучка остановится практически плоским (рис 2в).

В некоторых случаях необходимо концентрировать лазерное излучение на площади с малыми угловыми размерами, направленными на мишени, нагреваемым светом для получения высоко температурной плазмы (см. лазерная плазма). При этом полжение мишени пространтве может меняться неконтролируемым образом. О.В.Ф. обеспечивает автофокусировку (самоноведение) излучения на мишень. Мишень подсвечивается широким пучком слабого вспомогательного лазера (рис. 3). Усиленная волна поступает в устройство, осуществляющее обращение волнового фронта(инветор. Обращённая волна, распростроняясь в оьратном направлении, последовательно проходит усилитель и линзу, и конуентрируется точно на мишене. Самоноводящаяся система может быть многоканальной, и тогда на мишене не будет концентрироваться излучение от многих параллельноработающих усилителей. О.В.Ф. можно получить в результате отражения исходной волны от зеркала, поверхность к – рого совпадает с её

Схема лазерной системы с самонаведением на мишень;

стрелки указывают направление распростронения волн.

О.В.Ф. в этом случае формируется за счет того, чтоповерхность зеркала в любой точке перпендикулярна направлению распростра­нения исходной волны,и отражение меняет его на противоположное, не изменяя амплитудного распределения.

Известные и др. способы вращения: О.В.Ф. получают по средст­вам параметрического света (см. нелинейная оптика), методами го­ло­графии, при вынужденном рассеянии света и.т.д. Голографиче­с­кий способ получения волны с О.В.Ф. по отношению к предметной волне состсит в записи голограммы предметной волны с помощью нек – рого опорного пучка и считывании этой голографии пучком, обращённым по отношении к опорному. Для обращения не стационарных волн используют динамичные голограммы, в которых запись и воспроизведение осуществляется одновременно.

Принципиально по иному происходит обращениее (точнее самобращение) волнового фронта при вынужденном Мандельштама – Бриллюэна рассеянии. Необходимым условием обращения в этомм случае является пространственная неоднородность исходной волны. В нелинейной среде под действием света с пространственнонеоднородной интенсивностью возникает пространственнонеоднородное распределение коэффициента усиления рассеяных световых волн. В спонтанно рассеяном свете присутствуют волны возможных конфигураций. Волна с О.В.Ф. обладает преимущественным усилением по сравнению с остальными т.к. только у неё максимумы интенсивности всюду в среде совпадают с максимумами интенсивности возбуждающего света. Этот фактор в сочетании с громадным общим усилением, характерном для вынужденного рассеяния света ( @ 1011), приводит к тому, что обращённая волна резко выделяется на волне остальных, и в ней концентрируется практически вся энергия.

АББЕРАЦИЯ (оптических систем)

А.О.С. - искажения, погрешности изображений, формируемые оптическими системами. А.О.С. проявляется в том, что оптические изображения не вполне отчётливы, не точно соответствуют объектам или оказываются искажёнными. Наиболее распространены след. видны А.О.С.: сферическая абберация – недостаток изображения, при к - ром испущенное одной точкой объекта световые лучи, прошедшие через остальные от оси части системы, не собираются в одну точку: кома – абберация, возникающая при косом прхождении световых лучей через оптическую системы, сферическая световая волна деформируется так, что пучки объекта не пересекаются в одной точке, а распологаются в двух взаимно перпендикулярных отрезках на некотором расстоянии друг от друга, то такие пучки наз. Астигматическими, а сама эта абберация – астигматизмом.

Абберация называемая дисторсией, приводит к нарушению геометрического подобия между объектом и его изображением. Оптические системы могут обладать одновременно несколькими видами аббераций: их устранение производят в соответствии с назначением системы; часто оно представляет собой трудную задачу.

Пепечисленные А.О.С. называют геометрической. Существует ещё хроматическая абберация, связанная с зависимостью показателя преломления оптической среды от длины волны света. В следствии волновой природы света, несовершенства изображений в оптических системах возникают также в результате дефракции света на диафрагмах оправах линз и т.п. Они принципиально неустранимы (хотя и могут быть уменьшены), но обычно влияют на кач – во изображения геометрической и хроматической А.О.С.

ГОЛОГРАФИЯ.

Новые возможности получения оптической образов без применения фокусирующих систем даёт голография, основанная на однозначной связи формы тела с пространственным распределением амплитуд и фаз распростроняющихся от него (рассеяных им) световых волн. Для регистрации поля с учётом распределения фаз волн и голографии изображения на рассеяное телом излучения накладывают дополнительное когерентное поле и фиксирует (направленное на фоточувствительном слое) возникающую при этом инерференциальную картину. При расматривании полученной т.о. плоской голограммы в когернтном (монохроматическом) свете или объёмной голограммы в балом свете получается объёмное изображение предмета. Развитие гологафии связано с появлением лазеров, позволяющих получать интенсивные когерентные световые поля. Она находит применение при решение многих научных и технических проблем (изучение св – в плазмы, исследование сдвигов и нвпряжений в телвх и т.д).

НЕ ЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА.

В классической волновой О.параметры среды считаются не зависящими от интенсивности света; соответственно оптические прцессы описываются линейными дифферинциальными ур – ниями. Однако во многих случаях, особенно при больших интенсивностях световых потоков, это предложение не справедливо и показатель преломления оказывается зависящем от напряжённости электрического поля световой волны (нелинейная поляризуемость в – ва), Это приводит к изменению угла преломления светового пучка на границе двух сред при изменении его интенсивности, к сжатию и расширению световых пучков (самофокусировка света и его самодефукусировка), к изменению состава света, проходящую через нелинеейную среду, а в среде выделенных направлений преимущественного взаимодействия световых волн и т.д. Эти явления рассматриваются не линейной оптикой, получившей большое развитие в связи с созданием лазеров.