Проходження гауссового пучка крізь квадратично-неоднорідну призму

Анотація

Показано, що при нахиленому падінні гауссового пучка на квадратичне середовище з довільно орієнтованою віссю неоднорідності енергія пучка переноситься вздовж осі неоднорідності, а фаза – вздовж напрямку, який складає деякий кут з віссю неоднорідності. Найбільш суттєвим параметром задачі є відношення радіуса падаючого пучка у горловині і радіуса власної моди квадратичного середовища. Аналіз поля пучка проведено як функція цього параметру. Показано, що радіус пучка у квадратичному середовищі при нахиленому падінні пучка на межу розподілу змінюється з періодом таким же, як і у випадку нормального падіння, нормального падіння осі неоднорідності і розташування горловини пучка на межі розподілу. Доведено, що при осевому падінні на межу розподілу (падаючий пучок поширюється вздовж осі неоднорідності) параметри хвильового пучка у квадратичному середовищі не залежать від кута падіння. Квадратичне середовище каналізує падаючий хвильовий пучок, заставляючи його поширюватися вздовж осі неоднорідності. При цьому параметри пучка періодично змінюються.

Радіус хвильового пучка коливається між двома екстремальними значеннями, які залежать  від положення горловини, кута падіння та орієнтації осі неоднорідності.. Радіус кривини хвильової поверхні в перерізах з екстремальними радіусами пучка обертається у нескінченність ( хвильові поверхні пласкі ). При певних умовах за квадратичним шаром утворюється горловина, подібно тому , як це буває при проходженні пучка крізь збиральну лінзу з великою оптичною силою. Введено параметр, який описує вплив неоднорідності середовища на зміну розбіжності пучка. Показано, що розбіжність пучка у квадратичному середовищі періодично змінюється.

У заключенні відзначимо, що знаючи параметри хвильового пучка, який пройшов квадратичний шар, можливо розрахувати параметри відкритого сферичного резонатора, який містить шар квадратичного діелектрика.