§ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЯВЛЕНИЯ ВРМБ

В 1964 г. Чиао, Таунс и Стойчев [131 впервые наблюдали генерацию интенсивных когерентных гиперзвуковых волн в конденсированных средах при освещении гигантским лазерным импульсом. Лазерный пучок фокусировали на кварц и сапфир. Из выражений (20.12) и (20.13) следует, что пороговые мощности, необходимые для получения ВРМБ, зависят от типа световой волны. В случае бегущей волны (т. е. за пределами оптического резонатора) пороговая

Рис. 20.3. Схема эксперимента Чиао, Таунса и Стойчева [13] по возбуждению ВРМБ.

В нижией части рисунка показана ориентация волновых векторов взаимодействующих волн.

мощность составляет около На рис. 20.3 приведена схема эксперимента Чиао, Таунса и Стойчева. Наблюдался пучок света, рассеянного в обратном направлении. Для возбуждения применялись импульсы рубинового лазера мощностью около и длительностью 30 не. Благодаря фокусировке плотность мощности в кристалле достигала Исследование рассеяния МБ

Рис. 20.4. Схема установки Гармайр Таунса [14] для исследования ВРМБ в жидкостях. Ф-П - интерферометры Фабри Перо.

Рис. 20.5. Д-р Р. Брюэр из фирмы IBM, Сан Джозе, шт. Калифорния. Автор многих интересных работ в области ВРМБ и самофокусировки лазерного излучения.

назад имеет ряд преимуществ: разность частот падающего и рассеянного света максимальна, зависимость этош разности от угла мало критична и, наконец, длина пути взаимсодействия электромагнитного и акустического полей максимальна. Рассеянный назад свет коллимируют с помощью линзы а затем анализируют с помющью двух интерферометров Фабри — Перо. Те же интерферометры служат для контроля спектра возбуждающего излучения. Для четкого разделения спектров возбуждающего и рассеянного излучений в системе применены два зеркала с коэффициентами отражения Разрешение интерферометра Фабри — Перо составляло Чиао, Таунс и Стойчев наблюдали интенсивную антистоксову составляющую рассеяния МБ, которая была смещена относительно возбуждающего пучка на при этом расчетная частота гиперзвуковой волны равна Гц.

Гармайр и Таушс [14] наблюдали также ВРМБ в жидкостях. Они применили очень удачную схему измерений, в которой рассеянное излучение могло возвращаться в лазер и усиливаться в рубине. Рассеянное излучение усиливается в рубине почти так же, как и первичное, поскольку его частота очень незначительно отличается от частоты первичного пучка. Схема эксперимента Гармайр и Таунса показана на рис. 20.4. В рубиновом лазере был применен селектор мод, благодаря которому спектральная ширина первичного пучка не превышала Первичное, прошедшее и рассеянное назад излучения анализировались с помощью трех интерферометров Фабри — Перо. Смещение частоты при рассеянии МБ в жидкости очень

Рис. 20.6. (см. скан) а — интерферограмма ВРМБ в толуоле.

Щель интерферометра Фабри — Перо имела ширину 5 мм. Изображение фокусировалось на фотопластинку линзой с фокусным расстоянием см. Смещение в единицах измерения волновых чисел составляет

— денситограмма фотоснимка, приведенного в верхней части рисунка (Отдел квантовой электроники Института физики Университета им. Адама Мицкевича).

мало, порядка Поэтому рассеянные волны высших порядков усиливаются в рубине. Исследованию ВРМБ посвящены также работы Брюэра и Риккофа [15], Брюэра [16], Майера, Ротера и Кайзера [17], Маша, Морозова, Старунова и Фабелинского [18] и др. Некоторые результаты работ [14, 15] приведены в табл. 20.3.

Таблица 20.3 (см. скан) Смещение составляющих рассеяния Мандельштама — Бриллюэна в жидкостях по результатам измерений [14, 15]

На рис. 20.6, а показаны интерферограмма Фабри — Перо и ее денситограмма для ВРМБ в толуоле. На рисунке видно несколько компонент ВРМБ, отстоящих друг от друга на

Чрезвычайно интересен эксперимент Майера и др. [17], в котором ячейка с жидкостью играла роль лазерного зеркала. Действие системы было основано на сильном отражении назад рассеянной составляющей МБ; эта компонента усиливается в рубине, так как

Рис. 20.7. Зависимость мощностей отраженного и проходящего пучка в от мощности падающего пучка [17],

ее частота мало отличается от частоты первичного пучка. Максимальное значение коэффициента отражения при ВРМБ достигало 87%. На рис. 20.7 показаны зависимости мощности прошедшего сквозь жидкость и отраженного от нее излучения от мощности падающего пучка. Когда мощность падающего пучка превышает некоторое пороговое значение, наблюдается интенсивное ВРМБ и существенная часть мощности исходного излучения рассеивается назад в виде компонентов МБ.

Порог возбуждения линий ВРМБ невысок в в бензоле и других жидкостях он обычно составляет около наблюдалось также в газах при давлении порядка 100 атм. Смещение линий МБ в азоте при давлении 125 атм было равно это дает скорость гиперзвука

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)