8.3. Использование нерезонансных оптических процессов для изменения формы и длительности импульсов
Для изменения формы заданных импульсов может быть использовано любое нелинейное оптическое взаимодействие. В следующем разделе мы хотим обсудить этот метод, основываясь на ряде примеров, и описать при этом возможности укорочения импульсов. Укорочение частотно-неограниченных импульсов возможно при линейных дисперсионных процессах, что будет рассмотрено в п. 8.3.2.
8.3.1. Изменение формы импульсов при нелинейных оптических взаимодействиях
Если взаимодействие может считаться безынерционным (без наличия памяти), как это, например, имеет место при генерации гармоник или параметрической генерации вдали от атомных резонансов, то амплитуда генерируемого в момент времени 
импульса зависит исключительно от амплитуды импульса накачки в тот же момент времени (см. разд. 8.1). Поэтому преобразование будет эффективным лишь в те промежутки времени, в течение которых произведение амплитуд импульсов в выражении для нелинейной поляризации велико. Если при таком взаимодействии можно пренебречь частотно-ограничивающими эффектами, как это, например, имеет место при генерации гармоник в KDP в видимой области спектра (см. табл. 8.1), то интенсивность 
гармоники 
при малых коэффициентах преобразования меняется во времени так же, как 
Это значит, что фронты импульсов подавляются и импульс укорачивается (рис. 8.9, б). Если нельзя пренебречь ослаблением основной волны, то излучение накачки при нелинейном преобразовании частот особенно сильно снижается вблизи максимума импульса. Это ведет к уплощению импульса и в конце концов к образованию в его середине провала (рис. 8.9, а). Одновременно стабилизируется интенсивность импульсов. Импульсы основной частоты при внутрирезонаторной
Рис. 8.9. (см. скан) Изменение формы импульса при генерации второй гармоники. На кристалл падает входной импульс длительностью ты гауссовой формы, длина которого измеряется в единицах величины 
определенной по (8.12) длине нелинейного взаимодействия. а — выходные импульсы на основной частоте при различной длине кристалла; б - выходные импульсы на частоте второй гармоники при различной длине кристалла.
генерации второй гармоники расширяются и их амплитуда стабилизируется точно так же.
Если при нелинейном оптическом взаимодействии сигнальный импульс усиливается в поле импульса накачки, то задержка между обоими импульсами является параметром, выбор которого позволяет произвести оптимальное укорочение импульса. На такую возможность уже указывалось в п. 8.2.3 при описании параметрического усиления.
Еще более разнообразными становятся возможности изменения формы импульсов, если воспользоваться резонансными взаимодействиями. Уже при однофотонных нелинейных резонансных
процессах можно оказывать различное воздействие на форму импульсов, варьируя параметры релаксации в среде в области насыщения. Применение насыщающегося поглотителя с очень коротким временем релаксации 
способствует, например, укорочению импульсов, так как такой поглотитель подав-Ляет сильнее фронты импульса, чем его максимум (см. гл. 7). При этом симметричный импульс остается симметричным. Напротив, очень инерционный насыщающийся поглотитель 
подавляет главным образом передний фронт импульса, а инерционный насыщающийся усилитель — задний фронт импульса. Такое асимметричное влияние мы детально учитывали в связи с генерацией ультракоротких импульсов в лазерах на красителях в гл. 6. Кроме того, такой метод воздействия вне резонатора лазера обсуждался в связи с рассмотрением усиления импульсов в 7.3.3.
