Cтраница 2
В эту книгу будут включены также другие аспекты теории лазера, например оптическая бистабильность. В то время как в обычных лазерах накачка осуществляется некогерентно, приборы с оптической бистабильностью могут рассматриваться как лазеры, которые управляются когерентно внешним полем. Поэтому многие теоретические методы, разработанные для лазеров, применимы и к анализу оптической бистабильности. Обстоятельный теоретический анализ этого явления был дан Луджато и другими авторами. Термин оптическая бистабильность обусловлен тем, что при подходящих условиях пропускание света через резонатор, заполненный атомами, может принимать два разных значения. Теория прибора с оптической бистабильностью вселяет надежды на то, что будет создан оптический транзистор. [16]
Проявлениями сильной локальной нелинейности, нечетной по полю, могут стать безрезонаторная оптическая бистабильность [9] ( возможны, в частности, так называемые бистабильные солитоны [10]) и мультистабильность, стохастическая автомодуляция пакетов - столь разнообразными и сложными становятся самовоздействия в этом случае. Поразительно многообразной оказывается динамика таких систем. [17]
Однако для теории, а значит, и для сравнения эксперимента с теорией абсорбционная оптическая бистабильность при в 0 гораздо проще, так как в уравнениях (9.1) - (9.3) все поля можно считать действительными величинами. Именно поэтому в большинстве теоретических работ рассматривается абсорбционный случай. [18]
Уравнения, аналогичные (1.125), в настоящее время все чаще начинают использовать при анализе некоторых задач нелинейной оптики, например, оптической бистабильности. [19]
Чтобы завершить обсуждение стационарного режима, разъясним относительные преимущества абсорбционной и дисперсионной бистабильности. Прежде всего ясно, что дисперсионная оптическая бистабильность достигается легче в основном по двум причинам: а) она не требует насыщения среды, что можно видеть из кубической модели (9.60); б) в случае абсорбционной оптической бистабильности трудно поддерживать резонанс между падающим светом и атомами в течение такого времени, за которое система успеет достигнуть стационарного состояния, из-за дрожания лазерной частоты. [20]
В эту книгу будут включены также другие аспекты теории лазера, например оптическая бистабильность. В то время как в обычных лазерах накачка осуществляется некогерентно, приборы с оптической бистабильностью могут рассматриваться как лазеры, которые управляются когерентно внешним полем. Поэтому многие теоретические методы, разработанные для лазеров, применимы и к анализу оптической бистабильности. Обстоятельный теоретический анализ этого явления был дан Луджато и другими авторами. Термин оптическая бистабильность обусловлен тем, что при подходящих условиях пропускание света через резонатор, заполненный атомами, может принимать два разных значения. Теория прибора с оптической бистабильностью вселяет надежды на то, что будет создан оптический транзистор. [21]
В заключительной главе книги рассматриваются перспективы развития микроэлектроники. Обсуждаются технические и физические возможности дальнейшего уменьшения размеров приборов, а также использования эффектов Джозефсона и оптической бистабильности при создании элементов микроэлектронных устройств. [22]
Чтобы завершить обсуждение стационарного режима, разъясним относительные преимущества абсорбционной и дисперсионной бистабильности. Прежде всего ясно, что дисперсионная оптическая бистабильность достигается легче в основном по двум причинам: а) она не требует насыщения среды, что можно видеть из кубической модели (9.60); б) в случае абсорбционной оптической бистабильности трудно поддерживать резонанс между падающим светом и атомами в течение такого времени, за которое система успеет достигнуть стационарного состояния, из-за дрожания лазерной частоты. [23]
Сегодня молекулярной электроники как таковой еще не существует и никто не может с уверенностью сказать, какую конкретную форму она примет и станет ли реальностью вообще. Сейчас она представлена своего рода принципиальной концепцией, набором интересных идей и экспериментальных результатов, ее никак нельзя считать сложившимся направлением, имеющим практический выход, такой, как, например, электронные приборы на переходах Джо-зефсона или приборы, основанные на эффекте оптической бистабильности. Однако главная идея молекулярной электроники остается весьма привлекательной. Если в микроэлектронике в настоящее время предпринимаются усилия, направленные на дальнейшее уменьшение размеров функциональных элементов, правда, на макроскопическом уровне ( т.е. в микронном диапазоне, когда эти элементы состоят из миллиардов атомов), то молекулярная электроника предлагает принципиально иное решение. Ее базовыми элементами являются мельчайшие составленные частицы материи-атомы и молекулы размером порядка нанометра. Нанотехнология синтезирует элементы путем упорядоченной сборки конструкций из отдельных атомов, доводя до минимума количество вещества, необходимого для получения элемента, обеспечивающего обработку информации. [24]
Кратко рассмотрим воздействие ФКМ на оптическую бистабиль-ность. Любая нелинейная среда, помещенная внутрь резонатора, может проявлять бистабильность [78, 79], и волоконные световоды не являются исключением. Если для этой цели использовать волоконный кольцевой резонатор, оптическая бистабильность может возникать вне зависимости от того, распространяется ли излучение по или против часовой стрелки. Интересная ситуация возникает, когда оптические волны возбуждаются в обоих направлениях. [25]
Однако практическая значимость оптических инверторов требует подтверждения. Гудмен с соавторами так определяет ситуацию: Недавние открытия в области оптической бистабильности возродили интерес к возможности создания оптических логических вентилей, которые по быстродействию могут оказаться даже лучше, чем их электронные аналоги. [26]
В эту книгу будут включены также другие аспекты теории лазера, например оптическая бистабильность. В то время как в обычных лазерах накачка осуществляется некогерентно, приборы с оптической бистабильностью могут рассматриваться как лазеры, которые управляются когерентно внешним полем. Поэтому многие теоретические методы, разработанные для лазеров, применимы и к анализу оптической бистабильности. Обстоятельный теоретический анализ этого явления был дан Луджато и другими авторами. Термин оптическая бистабильность обусловлен тем, что при подходящих условиях пропускание света через резонатор, заполненный атомами, может принимать два разных значения. Теория прибора с оптической бистабильностью вселяет надежды на то, что будет создан оптический транзистор. [27]
При этих условиях дифференциальные уравнения, определяющие временное поведение света, принимают вид разностных уравнений для временных задержек и могут быть сведены к дискретному отображению. Это отображение, хотя и является полностью детерминированным, может все же приводить к временному развитию, которое похоже на случайные флуктуации и лучше описывается как хаотическое. Оно характеризуется спектром, который состоит, скорее, из непрерывного, нежели из дискретного распределения частот и система оказывается весьма чувствительной к начальным условиям. Тема хаоса в оптической бистабильности подробно описана в литературе, и мы не будем обсуждать ее здесь. Однако хаотическое поведение в лазере будет кратко рассмотрено в разд. [28]
Взаимодействие одиночного атома с одномодовым полем, которое обсуждалось в предыдущих параграфах, представляет собой простую идеализированную систему. Во многих задачах квантовой оптики вызывает интерес взаимодействие поля излучения с большим числом атомов. Первым примером такой системы является одномодовый лазер, в котором возбужденные накачкой атомы взаимодействуют с электромагнитным полем внутри резонатора. Другие примеры относятся к прохождению когерентного импульса и оптической бистабильности. [29]
Имеются, однако, два дополнительных источника внешнего шума, именно флуктуации оптической накачки и флуктуации плотности атомов в резонаторе. Эти флуктуации хорошо контролируются экспериментально. Ввиду преимуществ квантовых оптических систем, перечисленных в начале этого раздела, погло-щательная оптическая бистабильность представляет собой весьма удобный объект для изучения неравновесных фазовых переходов, индуцированных шумом. [30]