|
Оглавление
Введение
При первоначальном анализе или описании большинства оптических явлений обычно используют плоские электромагнитные волны как наиболее простой вид волн. Понятие плоской волны включает в себя неизменность в пространстве и во времени формы фазовой (плоской) поверхности и амплитуды. Реальные световые пучки, однако, всегда ограничены прежде всего в поперечных направлениях. Дифракция такого пучка приводит к постоянному изменению в пространстве амплитуды и к искривлению фазовой поверхности. Эти особенности пучка приходится учитывать при описании распространения узких световых пучков, например излучения оптических квантовых генераторов (ОКГ). Когерентное излучение, генерируемое лазерами и мазерами, представляет собой узкие пучки, поперечные размеры которых, однако, намного больше длины волны. Поэтому дифракционная расходимость таких пучков сравнительно невелика, и их амплитуда медленно изменяется с продольной координатой. Такие световые пучки хорошо описываются гауссовыми пучками, в которых амплитуда в поперечной плоскости изменяется по закону Гаусса–Эрмита, а фазовая поверхность искривляется по мере распространения пучка. Сейчас доказано и общепризнано, что гауссовы пучки наиболее просто и полно описывают свойства лазерных световых пучков и собственные типы колебаний (моды) открытых резонаторов ОКГ. Правда, гауссовы пучки тоже являются приближением, но достаточно хорошим. Область применения лазерных лучей весьма велика в настоящее время и простирается от чисто научных сфер, таких, как нелинейная и интегральная оптика, до машиностроительной промышленности. При этом приходится рассматривать особенности распространения и свойства лазерных лучей в самых разных средах: прозрачных и непрозрачных, однородных и неоднородных, изотропных и анизотропных и т.д. В связи с этим желательно провести подробное исследование свойств гауссовых (лазерных) пучков света в самых разных средах. Данная монография как раз и преследует такую цель. В ней используются методы волновой оптики, хотя для описания гауссовых пучков можно применять и геометрическую оптику (см. например, [1]). В монографии нашли отражение результаты работ советских и зарубежных авторов, а также исследования автора и сотрудников, выполненные в последние десять лет. В книге не рассматривается распространение гауссовых пучков в нелинейных и гиротропных средах, а также отражение, преломление и дифракция гауссовых пучков. Нам представляется, что эти вопросы пока еще недостаточно разработаны, хотя они и представляют интерес для квантовой электроники и интегральной оптики. Автор выражает искреннюю благодарность Б.В.Бокутю, П.А.Апанасевичу, Б.А.Сотскому и А.Г.Хаткевичу за ценные советы и замечания, а также Л.А.Белоусовой, Э.Н.Бойко и Н.А.Солоновичу за помощь по подготовке рукописи. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||