1.5. Квазиоптическое уравнение для изотропной нелинейной среды 
В  этом  и  следующем  разделах  мы  рассмотрим  восходящий  к 
работам Леонтовича и Фока [14, 15] квазиоптический подход, называемый 
также  методом  медленно  меняющихся  амплитуд  или  параболического 
уравнения.  Этот  подход  является  основным  в  нелинейной  оптике  и 
широко  используется  далее.  Здесь  мы  будем  рассматривать 
распространение  излучения  в  немагнитной  среде (
BH
,  или  магнитная 
проницаемость  среды  µ = 1) без  свободных  зарядов  и  токов  на  основе 
уравнений (1.4.6) и (1.2.32). Еще одним важным свойством среды служит 
наличие  существенной  частотной  дисперсии (пространственной 
дисперсией  мы  пренебрегаем).  Из-за  этого  фактора  поле  может  быть 
представлено в виде набора небольшого числа волновых пакетов (пучков-
импульсов),  каждый  из  которых  близок  к 
плоской  монохроматической 
волне,  то  есть  обладает  высокой  степенью  монохроматичности  и  малой 
угловой расходимостью: 
Re{ exp( )}
jjj
j
iit
ω
=
∑
EEkr
−
+
.      (1.5.1) 
Здесь  огибающая (амплитуда) 
 считается  меняющейся  медленно  и  по 
координатам,  и  по  времени  по  сравнению  со  скоростью  изменения 
экспонент  в (1). Аналогичные  разложения  следует  написать  и  для 
электрической  индукции  среды.  В  литературе  распространено  и 
определение огибающей, вдвое отличающейся от даваемого (1): 
j
E
exp( ) . .
jjj
j
iitкс
ω
=−
∑
EE kr
 
(к.с.  означает  комплексное  сопряжение).  Мы  предпочитаем  определение 
(1), так  как в этом случае, например, для  монохроматического излучения 
 имеет обычный смысл амплитуды оптических колебаний. 
j
E
Хотя  нелинейность  среды  расширяет  набор  частот 
j
 и  волновых 
векторов 
 поля, например, за счет генерации высших гармоник, реально 
этот набор ограничивается именно вследствие дисперсии. Действительно, 
оптические  свойства  среды  на  основной  частоте  и  частоте  гармоник 
заметно  отличаются,  вследствие  чего  необходимые  для  эффективной 
генерации  полей  условия  волнового  синхронизма (см.  ниже)  обычно 
выполняются только для небольшого числа волн. По этой причине далее в
 
этом  разделе  мы  опустим  суммирование  по  j  в (1); в  действительности 
квазиоптические  уравнения  для  волн  с  различными  индексами  j  связаны 
друг с другом через нелинейную поляризованность среды. 
j
k
Не конкретизируя пока вида материального уравнения для индукции 
 или  поляризованности (поляризации  среды)  ,  выделим  в  них 
невозмущенную  или  линейную  по полю  часть (индексы 0 или l)  и  малое 
возмущение 
D
P
 
14