Самофокусировка света

Самофокусировка света, явление концентрации поля световой волны в нелинейной среде, показатель преломления которой зависит от интенсивности поля. Показатель преломления n среды может увеличиваться с ростом поля вследствие нелинейного изменения электронной поляризации вещества из-за высокочастотного Керра эффекта, электрострикции, нагрева и др. (см. Нелинейная оптика). В результате этого в среде происходит отклонение лучей в сторону большей интенсивности поля (нелинейная рефракция). Если нелинейная рефракция подавляет дифракционную расходимость светового пучка (для чего необходима мощность светового потока, превышающая определённую пороговую величину), то в среде возникают «фокальные точки». С увеличением мощности число фокусов растет и они приближаются ко входу в нелинейную среду. В случае световых импульсов фокусы движутся с околосветовыми скоростями. Концентрация поля при С. с. происходит значительно сильнее, чем при обычной фокусировке линзой. С. с. может привести к электрическому пробою, может способствовать развитию процессов вынужденного рассеяния света и других нелинейных процессов.

  При определённых условиях число фокусов может стать столь большим, что свет будет распространяться в осциллирующем диэлектрическом волноводе (световоде), образованном в нелинейной среде самим световым пучком. Пучок специального профиля, несущий критическую мощность, сохраняет своё сечение постоянным. С помощью таких световодов можно передавать световую энергию на большие расстояния.

  В движущейся среде (в конвективных потоках жидкостей и газов) или при сканировании пучка возникает его отклонение от первоначального направления. Угол отклонения зависит от мощности пучка и скорости поперечного движения среды.

  В средах, показатель преломления которых уменьшается с ростом интенсивности, имеет место обратное явление — дефокусировка световых пучков (нелинейное расплывание пучков). Наиболее распространена тепловая дефокусировка, обусловленная уменьшением показателя преломления вследствие расширения вещества при его нагреве светом. Самофокусировка и дефокусировка наблюдаются в экспериментах с лазерным излучением, проходящим через конденсированные и газообразные среды (в том числе воздух и плазму).

  Лит.: Ахманов С. А., Сухоруков А. П., Хохлов Р. В., Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде, «Успехи физических наук», 1967, т. 93, в. 1; Луговой В. Н., Прохоров А. М., Теория распространения мощного лазерного излучения в нелинейной среде, там же, 1973, т. 111, в. 2.

  А. П. Сухорукое.