Фелінський Г. С. Нелінійна фотон-фононна взаємодія та когерентні процеси в оптичних хвилеводах

Дисертація присвячена комплексним дослідженням фізичних процесів нелінійної фотон-фононної взаємодії при розсіянні та дифракції світла відповідно на оптичних та акустичних фононах, впливів фононних коливань на формуван-ня діелектричних та нелінійних властивостей матеріалу світловодів, протікан-ню когерентних процесів в оптичних хвилеводах, в тому числі при дифракції мод планарних хвилеводів на акустичних хвилях, і а також при ВКР генерації та підсиленні світла в оптичних волокнах на фоні стохастичного стоксового шуму. В дисертаційній роботі наведені результати дослідження динаміки фононних систем за нелінійної взаємодії лазерного випромінювання з молекулярними коливаннями в оптичних хвилеводах. Викладено експериментальні методики та результати досліджень фотон-фононної взаємодії, застосованих у лазерній діагностиці параметрів технологічних процесів створення пристроїв оптоелектроніки та інтегральної акустооптики. Розглянуті фізичні особливості когерентної взаємодії лазерного випромінювання з нелінійними збуреннями діелектриків та оптичних хвилеводів, методологія їх числового моделювання, а також результати експериментальних випробувань пристроїв для обробки радіосигналів. Використовуючи методи спектроскопії комбінаційного розсіяння, з'ясовані головні фізичні механізми, що пов'язані з впливом полярних коливань оптичної гілки на формування лінійних діелектричних властивостей та квадратичної нелінійності в кристалах без центру інверсії. Проаналізовані головні фізичні відмінності, що супроводжують утворення кубічної нелінійності в аморфному матеріалі кварцового скла оптичних волокон, у порівнянні з модельними нелінійними кристалами. Представлено оригінальну методику спектроскопічного моделювання процесів нелінійної фотон-фононної взаємодії, а також результати її застосування при аналізі комбінаційного підсилення оптичного випромінювання в одномодових волокнах із терагерцовою смугою робочих частот. На основі прямих вимірювань підсиленого спонтанного випромінювання в реальному волоконному ВКР підсилювачі світла встановлені фізичні причини величезного перевищення підсилення потужного когерентного сигналу над підсиленням слабкого некогерентного оптичного шуму у номінальних режимах потужності накачки. Проаналізовані наслідки конкуренції мод, яка проявляється в нелінійному процесі ВКР, і призводить до збільшення відношення сигнал/шум на виході розподіленого оптичного підсилювача у порівнянні із випадком відсутності ВКРП, в результаті чого виникає радикальне зменшення коефіцієнта шуму такого підсилювача