Cтраница 1
Оптические вихри могут образовываться и непосредственно в источниках когерентного излучения - лазерах. Здесь механизм их формирования имеет ряд принципиальных отличий, хотя дефекты и неоднородности в оптических элементах лазера играют не последнюю роль. Рассмотрим этот вопрос более подробно. [1]
Вторая трудность формирования пучков с оптическими вихрями связана с многомодовым характером лазерной генерации. [2]
Указанные препятствия для генерации пучков с оптическими вихрями, тем не менее, можно обойти. [3]
Иная картина наблюдается при наличии в лазерном пучке оптических вихрей. Если такие вихри появились, то на поверхности волнового фронта присутствуют особые точки, которые во многих отношениях аналогичны известным в физике твердого тела дефектам кристаллической решетки - винтовым дислокациям и имеют такое же название. В самой особой точке амплитуда световых колебаний обращается в нуль, а значение фазы не определено. В окрестности ее происходят резкие коллапсирующие фазовые изменения. [4]
Рассмотрим теперь вопрос о причинах и физическом механизме формирования вихревых лазерных полей. Оптико-физические процессы, вызывающие появление оптических вихрей весьма разнообразны. Излучение с вихревой структурой может при определенных условиях формироваться в результате интерференции лазерных пучков с исходно регулярным волновым фронтом, при их прохождении через случайно-неоднородные и нелинейные среды, а также через волоконные многомодовые световоды или специальным образом изготовленные голограммы. Кроме того, возможно возбуждение вихревых полей непосредственно в лазерах. [5]
Указанные методы могут служить положительным примером использования уникальных свойств вихревых полей. Однако часто приходится сталкиваться и с негативными эффектами, вызванными появлением оптических вихрей. Так, присутствие ВД на волновом фронте излучения серьезным образом усложняет работу адаптивных устройств, используемых в оптических линиях связи для компенсации фазовых искажений. В таких устройствах в качестве основного элемента часто используется гибкое отражающее зеркало. С помощью специальной системы управления кривизна отдельных участков зеркала адаптируется под изгибы волнового фронта, падающего на зеркало излучения, что позволяет компенсировать фазовые возмущения. Но обладая высокой эффективностью при компенсации обычных аберраций, такое адаптивное устройство оказывается не в состоянии ликвидировать возмущения винтового типа, так как отражающая поверхность зеркала не может менять своей топологии. Тем не менее, ситуация не является безнадежной. В настоящее время разработаны методы, основанные на использовании эффектов обращения волнового фронта в нелинейных средах, которые способны с успехом бороться и с топологическими деформациями волнового фронта. [6]
Для рассмотренных выше процессов формирования вихрей в световых пучках с исходно плоским фронтом принципиально важным является наличие в каналах распространения неоднородностей, изменяющих скорость световой волны. В определенном смысле ситуация аналогична развитию турбулентности в потоках жидкости или газа, когда присутствие препятствий или ограничивающих поток поверхностей приводит к локальным изменениям скорости и переходу от ламинарного к турбулентному движению при достаточно высокой скорости потока. В оптике безвихревые пучки с непересекающимися лучами могут быть соотнесены с ламинарными потоками жидкости или газа, а пучки с оптическими вихрями - с турбулентными потоками. [7]