Bonn 2000 – wissenschaftliches Programm

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Q: Quantenoptik

Q 47: Nichtlineare Optik IV

Q 47.1: Vortrag

Freitag, 7. April 2000, 11:45–12:00, HS XII

Wechselwirkung Lokalisierter Strukturen in Natriumdampf — •B. Schäpers, M. Feldmann, T. Ackemann und W. Lange — Institut für Angewandte Physik, Corrensstr. 2-4, 48149 Münster

In einem Experiment zur spontanen Selbstorganisation in der nichtlinearen Optik beobachten wir die Entstehung lokalisierter Strukturen (LS) auf dem transversalen Strahlprofil. Diese LS werden durch das Wechselspiel von Beugung mit einer Nichtlinearität stabilisiert. Als Nichtlinearität nutzen wir optisches Pumpen in Natriumdampf durch zirkular polarisiertes Licht; die Beugung des Lichtfeldes findet während der Ausbreitung zwischen dem Natriumdampf und einem ebenen Rückkoppelspiegel statt.

Die LS lassen sich mit Hilfe eines zweiten Laserstrahls von kleinem Strahldurchmesser gezielt zünden und löschen; oberhalb einer Schwell-Intensität entstehen die LS spontan auf Grund von Rauschen. Mehrere LS ordnen sich dabei nicht in Form eines regelmäßigen periodischen Gitters an, sondern sie bilden Cluster, bei denen charakteristische Abstände zwischen den einzelnen Maxima auftreten können. Insbesondere zeigt sich, dass es zwischen zwei LS mehrere bevorzugte Abstände gibt. Dieser Effekt wird auf Beugungsringe zurückgeführt, die jede LS umgeben.

Analytische und numerische Untersuchungen zeigen, dass die LS in der Nähe eines Bereichs entstehen, in dem die homogene Lösung des Systems instabil gegenüber einer subkritischen Modulationsinstabilität ist. Sowohl die Entstehung einzelner LS als auch deren Wechselwirkung lassen sich in numerischen Simulationen der mikroskopischen Gleichungen reproduzieren.