ПРЕДИСЛОВИЕ

Одним из наиболее ярких достижений лазерной физики последнего времени, несомненно, стала разработка методов генерации и формирования световых импульсов длительностью фемтосекундных импульсов, под огибающей которых укладывается всего лишь несколько периодов колебаний. Радикальное сокращение временных масштабов сопровождалось впечатляющим прогрессом физики и техники сверхкоротких световых импульсов. В огромной мере расширились возможности спектроскопии быстропротекающих процессов (в этой связи последствия перехода к фемтосекундным импульсам справедливо сравнивают с революционными изменениями в пространственном разрешении оптических приборов, последовавшими за изобретением микроскопа), прогрессировали физика лазерного воздействия на вещество и техника получения сверхсильных световых полей, возникли новые направления в оптической обработке информации, были сформулированы новые подходы в разработке генераторов сверхкоротких рентгеновских и акустических импульсов, электронных сгустков. Речь идет, таким образом, об очень широкой области, многие разделы которой далеко выходят за рамки традиционной физической и прикладной оптики.

Если же говорить о методах генерации сверхкоротких лазерных импульсов, то здесь последние годы принесли отчетливое смещение акцентов. Если на первом этапе основные усилия были направлены на получение стабильной синхронизации мод лазеров с максимально широкой полосой усиления, то в последние годы все большее значение приобретали методы сжатия и формирования импульсов в пассивных системах. Это вызвало всплеск интереса к различным аспектам физики линейного и нелинейного распространения коротких световых пакетов.

Вместе с тем можно констатировать, что сейчас эта область приобретает и определенную завершенность; долгий, потребовавший почти 25 лет интенсивной работы путь к предельно коротким световым импульсам пройден фактически до конца.

В предлагаемой книге сделана попытка дать по возможности цельное изложение волновой нелинейной оптики сверхкоротких световых импульсов. Последний обзор, посвященный этим вопросам, был опубликован около 10 лет назад. С тех пор облик этого раздела

нелинейной оптики существенно изменился. Резко возрос объем и уровень экспериментальных исследований разнообразных самовоздействий и взаимодействий сверхкоротких лазерных импульсов.

Важнейшую роль здесь сыграла разработка высококачественных волоконных световодов — практически идеальной нелинейной среды с точки зрения изучения и использования нестационарных волновых явлений. Именно в волоконных световодах были выполнены тонкие эксперименты по возбуждению и взаимодействиям оптических соли-тонов, исследованы модуляционные неустойчивости сильных световых волн, многие особенности нестационарного вынужденного рассеяния. Световоды стали ключевыми элементами эффективных компрессоров фемтосекундных импульсов.

Новые экспериментальные возможности стимулировали и быстрое развитие работ по математическому моделированию. Мы постарались в возможно полной мере отразить эти новые тенденции. Изложение сосредоточено прежде всего на физике самовоздействий, параметрических взаимодействий и вынужденного рассеяния сверхкоротких импульсов.

Основному материалу, связанному с нелинейными задачами, предпослана специальная глава, где дано довольно подробное изложение теории распространения волновых пакетов в линейной диспергирующей среде. Фемтосекундные лазерные импульсы внесли много нового и в этот, казалось бы давно уже завершенный, раздел волновой оптики. Проблемы основанной на достижениях пико- и фемтосекундной оптической технологии нестационарной лазерной спектроскопии в целом далеко выходят за рамки этой книги. Поэтому мы ограничились лишь одним, но, как нам представляется, ярким примером — теснейшим образом связанной с волновой нелинейной оптикой активной спектроскопией комбинационного рассеяния. Переход к фемтосекундным импульсам позволяет получить здесь не только исчерпывающую информацию о релаксации энергии и фазы возбуждения, но и непосредственно наблюдать форму молекулярных колебаний. Книга завершается специальной главой, посвященной фемтосекундным лазерным системам. Акцент сделан на основных принципах и концепциях, лежащих в основе разработки систем, которые позволяют уже сейчас получать фемтосекундные импульсы в чрезвычайно широком диапазоне спектра, простирающегося от дальней инфракрасной области до вакуумного ультрафиолета.

Материал настоящей книги во многом основан на работах, выполненных совместно с нашими коллегами по Лаборатории нелинейной оптики им. Р. В. Хохлова Московского государственного университета. Всем им мы приносим искреннюю признательность. Мы глубоко благодарны В.Э. Гусеву, написавшему по нашей просьбе § 3.8,

B. А. Нехаенко и С. Ю. Никитину за помощь в написании § 3.7 и 6.3, C. В. Краюшкину, предоставившему материалы для § 6.5, и С. А. Шленову за большой труд по подготовке рукописи к печати.