17. ЭФФЕКТЫ НЕЛИНЕЙНОЙ ОПТИКИ.
   
      До сих пор мы рассматривали оптические явления в предпо-
ложении, что  интенсивность (вт.  см2) световой волны никак не
влияет на физику явления.  Так оно и было до тех пор,  пока  в
оптике оперировали со световыми волнами,  напряженность элект-
рического поля которых была пренебрежительно мала по сравнению
с внутренним  электрическим полем (10 в девятой степени в/см),
определяющим силы связи оптического электрона с  ядром  атома.
Однако, с  появлением лазеров, опыта со световыми пучками, ин-
тенсивность которых достигает NNNNN вт.см2,(электрическое поле
световой волны  соизмерно с внутриатомным,  показали,  что су-
ществует сильная зависимость характера оптических эффектов при
достижении некоторых пороговых знаний интенсивности.
     
     Оптические эффекты, характер которых зависит от интенсив-
ности излучения называют нелинейными.  Далее мы приведем неко-
торые из них.
    
    
     17.1. Вынужденное рассеяние света.
    
     Случайные изменения плотности среды, обусловленные тепло-
выми движениями молекул (тепловые акустичекие волны),  рассеи-
вают световую волну и модулируют  ее  по  частоте,   при  этом
возникают сателлиты с частотами, равными сумме и разности час-
тот световой волны и тепловых акустичеких колебаний  (спонтан-
ное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна). Однако отношение интен-
сивности сателлитов     интенсивности   падающего    излучения
составляет лишь 10 в минус шестой степени.
    
     При увеличении интенсивности падающего излучения выше по-
рогового значения происходит следующее. Под действием электри-
ческого тока из-за явления электрострикации возникают импульсы
избыточного давления,  достигающие в поле лазерного луча  дес.
тыс. атмосфер.  Возникает акустическая волна давления (гипарз-
вук, 10 в 10-ой степени Гц), изменяющая показатель преломления
по закону бегущей волны.  Эти изменения показателя преломления
образуют в среде как бы дифракционную решетку,  на  которой  и
происходит рассеяние   световой волны.  При этом интенсивность
сателлитов становися сравнимой с интенсивностью падающей  вол-
ны, а   количество их возрастает.  Описанный эффект называется
вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна.
     
     При достаточно больших интенсивностях падающего излучения
нелинейная среда стать может генератором звука со световой на-
качкой. С  помощью лазеров удается возбуждать  мощные  (до  10
квт) гиперзвуковые колебания во многих жидкостях и твердых те-
лах.
     
     Свой нелинейный   аналог   и   комбинационное   рассеяние
(см."Поглощение и рассеяние").  При вынужденном комбинационном
рассеянии мощное световое излучение возбуждает в  среде  коге-
рентные колебания молекул, на которых и происходит его рассея-
ние с образованием суммарных и разностных сателлитов.  Частота
наиболее мощного   из  них  меньше частотоы падающего света на
частоту молекулярных колебаний.
     
     Так, при рассеянии красного излучения лазеров в камере со
сжатым водородом,  когда интенсивность достигает пороговой ве-
личины около 10 в 8-ой степени вт/см2, число компонентв рассе-
янном излучении   настолько возрастает и их интенсивность нас-
только высока,  что,  луч,  выходящий из  газа,   из  красного
становится белым.  Аналогичен опыт по ВКР в жидкостях,  напри-
мер, в  нитробензоле.  Особенность здесь в том, что рассеянные
компоненты с  различной длиной волны пространственно разделены
и образуют на экране цветные кольца.
     
     Вынужденное расеяние (ВКР и ВРМБ)  применяется,  в основ-
ном, для последования структуры и свойств вещества, для изуче-
ния нелинейных процессов в средах.  Используется также для на-
качки полупроводниковых    ОКР,   для  управления  параметрами
твердотельных ОКГ.  Может использоваться для создания преобра-
зователей частоты  мощного когерентного света в ультрафиолето-
вой, видимой и особено инфракрасной областях спектра
     
     
     17.2. Генерация оптических гармоник.
     
     При рассеянии  интенсивного лазерного излучения в жидкос-
тях и кристаллах,  помимо описанных выше боковых  спектральных
компонент, обнаруживаются  компоненты с частотами,  в точности
кратными частоте падающего излучения (двухкратными,  трехкрат-
ными и т.д.),  называемые оптическими гармониками. В некоторых
кристаллах эти гармоники могут составлять до  50%  рассеянного
излучения. Таким образом, если направить красное излучение ру-
бинового лазера (0,69 мкм)  на кристалл дигидросфата калия, то
на выходе  можно получить невидимое ультрафиолетовое излучение
(0,345 мкм).
     
     
     17.3. Параметрическая генерация света.
     
     Поместим нелинейный  кристалл  в  оптический  резонатор и
направим на него мощное световое излучение накачки.   Одновре-
менно подадим   на  кристалл  два слабых излучения с чатотами,
сумма которых равна частоте излучения  накачки.   При  этом  в
кристалле возникает генерация двух мощных когерентных световых
волн, частота  которых равна частотам этих двух слабых излуче-
ний. В действительности же, кроме волны накачки, нет необходи-