Впервые наблюдалось восстановление объемного изображения трехмерного объекта при вынужденных рассеяниях света. Получены и экспериментально подтверждены формулы для продольного и поперечного увеличения изображения объекта, восстановленного при в.р. При в.к.р. назад и в.р.м.б. восстановление изображения описывается таким образом, как если бы на месте заднего (входного для накачки и выходного для в.р. назад) окна кюветы стояла голограмма, а восстанавливающий источник совпадал бы с фокусом линзы, фокусирующей излучение накачки в вещество. При в.к.р. вперед восстановление изображения наблюдалось в небольшом интервале энергий накачки и положение его было неопределенно в пространстве, что свидетельствовало об отсутствии одной плоскости голо -граммы внутри вещества. Показано, что фазовые я амплитудные искажения, вносимые в световые пучки неоднородной средой, компенсируются при в.к.р. назад и в.р.м.б.

В наших работах /1/ было впервые получено восстановление виднового фронта лазерного излучения при вынужденном комбинационном рассеянии ВКР света, а также показано, что оптические неоднородности среды и явление самофокусировки света не исключают эффекта восстановления. Вынужденное комбинационное рассеяние, распространяющееся в направлении, противоположном возбуждающему излучению, "Назад", при сравнительно малых энергиях накачки и толщинах слоя рассеивающей жидкости, обладало значительно большей угловой расходимостью, чем расходимость пучка накачки. Распределение интенсивности

в дальнем поле ВКР существенно отличалось от распределения интенсивности накачки, а яркость ВКР сильно уступала яркости возбуждающего лазерного излучения. Однако, по мере увеличения энергии накачки и при увеличении толщины слоя жидкости указанные параметры ВКР "назад" приближались к аналогичным параметрам лазерного излучения, падающего на кювету с рассеивающим веществом. Одновременно с эффектом восстановления в веществе наблюдались оптические неоднородности (области самофокусировки света, флуктуации плотности и др.). Несмотря на это, слой жидкого азота как бы отражал "назад" лазерное излучение на длине волны ВКР, причем яркость пучка ВКР "назад" была в 25 раз больше, чем яркость пучка ВКР "вперед". Сравнение указанных параметров при одномодовой накачке, т.е. когда возбуждающая волна была плоской, показало, что на длине волны ВКР "назад" восстанавливалась почти плоская волна, т.е. при ВКР света, распространяющегося навстречу лазерному излучению, происходило восстановление волнового фронта возбуждающего излучения. Затем в той же схеме эксперимента нами было получено восстановление при ВКР света в жидком азоте, ацетоне, пипиредине, сероуглероде (частота смещения относительно лазерного излучения составляла, соответственно, 2320 см^-1; 2921 см^-1, 2940 см^-1, 656 см^-1) объемного изображения трехмерного объекта-транспаранта, освещенного лазерным излучением /2-4/.

В настоящем докладе приводятся результаты, показывающие, что восстановленные при вынужденных рассеяниях изображения подчиняются законам восстановления голограмм, а амплитудные и фазовые искажения, вносимые в волновой фронт возбуждающего излучения, компенсируются при ВКР света "назад". Именно при ВКР, благодаря значительному смещений частоты, можно обнаружить голографическув сущность явления. Мы исследовали экспериментально ориентацию в пространстве, продольное и поперечное увеличение изображений, восстановленных при ВРМБ и ВКР. В.Р. возбуждались гигантским импульсом рубинового лазера и второй гармоникой неодимового лазера. Принципиальная схема установки приведена на рис.1.

Возбуждающее излучение фокусировалось линзой Л в кювету (С) с рассеивающим веществом. Полупрозрачный объект транспарант-сеточка (1) устанавливался в пучке накачки. Экспериментально фиксировалось

I - объект-сеточка; II - поворотная стеклянная пластинка; Л - линза; С - кювета о рассеивающим веществом; l _{ol s} - возбуждающее и рассеянное излучение; F - фокус линзу; Т - изображение объекта в пучке накачки; полученное с помощью линзы Л; Iм - мнимое изображение, восстановленное при ВКР "назад"; Iд - действительное изображение на длине волны ВКР, полученное с помощью линзы.

отчетливые контуры клеток. При перекрыванин части возбуждающего пучка (правая часть снимка) внутренние области клеток остаются незасвеченными, так как они соответствуют восстановленному при ВР пучку света, прошедшему объект баз отклонения, а диффрагировавшие пучки все равно дают изображение контуров клеток сеточки.

Следует отметить, что в соответствующей плоскости можно наблюдать восстановление при ВР изображения торца рубина. Зная из эксперимента расположение и поперечные размеры действительных изображений (Iд) на длине волны ВКР, либо ВНЛБ (см.рис.1), легко рассчитать по формуле линзы параметры мнимого изображения (Iм), являющегося как бы источником восстановленных волн. Оказалось, что мнимое изображение на длине волны ВКР сдвинуто относительно изображения объекта в пучке накачки и изменено в поперечном масштабе, в то время как для ВРМБ мнимое изображение практически совпадает с изображением объекта на длине волны накачки и имеет тот же масштаб. Не рассматривая вопроса, вследствие каких физических механизмов происходит регистрация и восстановление волновых фронтов при вынужденных рассеяниях, по положению и увеличению изображения, наблюдаемого экспериментально, можно рассчитать пространственную интерференционную картину пучков ВКР и ВРМБ. Сравнивая интерференционные картины лазерного излучения, падающего на кювету, и ВР "назад", выходящего из кюветы, мы обнаружили, что увеличение восстановленного изображения всегда таково, что имеет место совпадение указанных интерференционных картин вблизи выходного окна кюветы. Исходя из этого экспериментального факта, нами были получены соотношения для продольного сдвига V_s и поперечного увеличения N, изображения восстановленного на частоте ВКР:

где m = l _S/l ₀; U₀, V₀ - расстояние от точечных источников накачки F и K' до плоскости выходного окна кюветы.

Восстановление изображения объекта при ВКР и ВМБ описывается таким образок:, как если бы на месте заднего (входного для накачки и выходного для ВКР "назад") окна кювету стояла голограмма, а восстанавливающий источник был бы установлен в фокусе линзы, фокусирующей излучение накачки в вещество. Если сместить кювету относительно интерференционной картины поля накачки, то у входного окна кюветы будет иное положение максимумов интерференционной картины возбуждающего излучения. Совпадению интерференционных картин накачки и ВКР в этом случае должно соответствовать новое положение мнимого источника ВКР, В таблице 1 приведены результаты измеренного экспериментально поперечного увеличения N и продольного смещения (V_s) для трех положений кюветы (U₀), а также значения, полученные с помочью теоретических соотношений.

Таблица I

В принципе, без учета нелинейных свойств среды, толщина слоя, в котором могут совпадать интерференционные картины В.Р. и накачки, определяется длиной волны В.Р. и расстоянием между источниками К' и F. Если объект расположен вблизи фокуса линзы, а следовательно, расстояние между К' и F велико, толщина слоя совпадающих интерференционных картин, например, для азота, не

превышает одного мм. Совпадение интерференционных картин в столь тонком слое свидетельствует о том, что изображение объекта не может возникнуть в результате усиления ВКР в максимумах интерференционности картины накачки. Естественно предположить, что пучки ВКР, формирующие изображение, возникают в результате дифракции восстанавливающего пучка в выходной плоскости кюветы на амплитудных или фазовых решетках.

Восстановление четкого изображения объекта при BКP, увеличение и положение которого соответствует совпадению интерференционных картин возбуждающего г рассеянного света лишь в плоскость выходного, окна кюветы, свидетельствует о том, что в любых других плоскостях внутри кюветы не происходит эффективной дифракции, приводящей к восстановлению изображений с соответствующим этим плоскостям положением в пространстве и увеличением, Отсутствие дифракции внутри кюветы может быть связано с плохим воспроизведением полем ВКР интерференционной картины накачки.

Действительно, лазерное излучение, попадая в рассеивающую среду, претерпевает сильные амплитудные и фазовые искажения, степень которых зависит от его интенсивности. Это на длине волны накачки легко обнаружить, наблюдая изображение объекта, полученное с помощью линзы, если на пути лучей, формирующих изображение, поставить кювету с любым веществом, используемым в наших исследованиях (см. рис.2). Максимальные искажения наблюдаются, если лучи, формирующие изображение, проходят через фокус линзы, фокусирующей лазерное излучение в вещество.

Наши исследования показали, что изображение при ВКР "вперед" гораздо менее отчетливо в наблюдается в гораздо более узком интервале энергий накачка, чем при ВКР "назад". Неопределенность положения восстановленного изображения в пространстве в пределах 20 - 30 мм. В отличие от ВКР "назад", где эта неопределенность менее 5 км, свидетельствует об отсутствии при ВКР „вперед" одной плоскости голограммы внутри вещества, в которой наиболее эффективно восстанавливается интерференционная картина пучка накачки. Сравнение полученных результатов при ВКР "вперед" и ВКР "назад" и ВРМБ показало, что в последних двух случаях происходит почти полная компенсация статических и динамических неоднородностей в

восстановленного изображения отличны от единицы. Изображения объектов, восстановленные при ВКР "назад" и ВРМБ, смещены друг относительно друга и имеют разный масштаб. Для объектов, расположенных ближе к линзе, изображения смещаются более чем на 10 см. Получение данных о ВКР, идентичных данным о ВРМБ в опытах с фазовой пластиной, указывает на непригодность использования в работе /6/ методики для изучения фазовых соотношений волн накачки и ВКР света.

1. А.Д.Кудрявцева, А.И.Соколовская, М.М.Сущинский. ЖЭТФ, 59, 1556, 1970. Сб. Краткие сообщения по физике, 2, 32, 1971.

2. А.И.Соколовская, Г.Л.Бреховских и др.. ДАН СССР, т.233, 3, 356, 1977.

3. А.И.Соколовская, Г.Л.Бреховских и др.. ДАН СССР, т.237, 3, 557, 1977.

4. Г.Л.Бреховских, А.И.Соколовская. Сб. Краткие сообщения по физике, 12, 32, 1977.

5. Ж.Газенжель. А.Д.Кудрявцева и др. ЖЭТФ, т.71, 11, 1748, 1976.

6. Б.Я.Зельдович, Н.А.Мельников и др. Письма ЖЭТФ, т.25, вып.1, 41, 1977.

7. Б.И.Степанов, Е.И.Ивакин, А.С.Рубанов. ДАН, т.196, 3, 567, 1971.

8. П.А.Апанасевич, А.А.Афанасьев, А.И.Урбанович. Квантовая электроника, т.2, 2423, 1975.

9. В.Б.Марков, С.Г.Одулов, М.С.Соскин. Регистрирующие среды для голографии, "Наука", Л., стр.127, 1975.