بررسي تأثير غيرخطيت گرمايي خودالقايي باريكه‌ي ايري يك‌بعدي كانوني‌شده بر انتشار آن

Effect of thermal nonlinearity inducing by the focused one-dimensional Airy beam on its propagation

باريكه‌ي ايري جزء باريكه‌هاي غيرپراشي است كه خاصيت خود-ترميمي دارد. ويژگي‌ خود-ترميمي اين نوع از باريكه‌ها بدين معني است كه چنانچه مانعي بخشي از سطح مقطع آن را قطع كند، در اثر انتشار، باريكه شكل قبلي خود را باز توليد مي‌كند. اين ويژگي در محيط‌هاي خطي كه برهم‌كنش نور با محيطِ انتشار، خطي است نمايان مي‌شود. اما اين خصيصه ممكن است در انتشار باريكه‌هاي ايري با شدت بالا از ميان محيط‌هايي كه برهم‌كنش نور با ماده بخش غيرخطي را هم شامل مي‌شود دچار نقصان گردد. مطالعات متعددي روي انتشار باريكه‌هاي ايري پالسي داراي انرژي بالا وجود دارد كه واماندن از قابليت خودترميمي را نشان مي‌دهند. البته در اين مطالعات، صرفاً اثرات غيرخطيت الكترونيكي گزارش شده است. در اين كار، اثرات غيرخطيت گرمايي ايجاد شده توسط باريكه‌ي ايري پيوسته در يك محيط جاذب بر انتشار آن، مورد بررسي قرار مي‌گيرد. با استفاده از آرايش مشخصي از يك زوج عدسي استوانه‌اي و بهره‌گيري از ابيراهي كُماي آنها، فاز مكعبي توليد و توسط يك عدسي كروي براي انجام تبديل فوريه‌ي دوبعدي، باريكه‌ي ايري يك‌بعدي كانوني‌شده توليد مي‌شود. در محل بيشينه‌هاي شدتِ باريكه‌ي ايري كه انرژي نوري بيشتري جذب و به گرما تبديل مي‌شود، عدسي‌هاي گرمايي با توان‌هاي متفاوت ايجاد مي‌شود. باوجود عدسي دوبعدي در تشكيل باريكه، اين عدسي‌هاي گرمايي با توان‌هاي مختلف در سطح مقطع باريكه، ويژگي خود-ترميمي را متفاوت از باريكه‌ي ايري يك‌بعدي مي‌كند. در عمل، ابتدا با انتشار باريكه‌ي ايري از هوا، مسافتي كه نمايه‌ي شدت مشخصه‌ي ايري حفظ مي‌شود اندازه‌گيري مي‌شود. سپس اين باريكه از ميان محيط جاذب كه غيرخطيت حرارتي دارد عبور داده مي‌شود و مجدداً اين فاصله اندازه‌گيري مي‌شود. نتايج اندازه‌گيري نشان مي‌دهد اين فاصله در حالت دوم كمتر است و با افزايش شدت باريكه‌ي ايري، اختلاف اين دو فاصله بيشتر مي‌شود.

The Airy beams are among of non-diffracting and self-healing beams. Self-healing means that if an obstacle interrupts a portion of the beam’s cross-section, the beam is being able to regenerate its initial shape under propagation. This feature appears when the interaction of the light beam with the medium is linear. In nonlinear regime, self-healing property of the Airy beam may be violated. Several studies have already been conducted on the propagation of high-energy pulsed Airy beams through nonlinear media, and only effect of electronic nonlinearity on the self-healing has been traced. In this work, for the first time, we investigate the effect of thermal nonlinearity on the propagation of one-dimensional focused Airy beam in an absorbing medium. Using a special arrangement of a pair of cylindrical lenses and utilizing their coma aberrations, a cubic phase is implemented on a plane wave and by another spherical lens, the Fourier lens; the beam is reformed into a one-dimensional focused Airy beam. In the medium different thermal lenses with various strengths are generated over the paths of the Airy beam lobes, and we observed that by increasing power of the laser beam, self-healing effect to be a non-dominate feature of the beam.