Дисперсия задержки импульса

Рис. 8.11. а — фазовая скорость и групповая скорость в среде б — дисперсия времени задержки дву.х импульсов с несущими частотами Ml и (Оа в —дисперсия групповой скорости для импульса с широким спектром. [c.515]

Если А/ 1, то в уравнении (4.2.1) ФСМ преобладает над ДГС по крайней мере на начальной стадии эволюции импульса в световоде. Однако оказывается, что ДГС нельзя рассматривать как возмущение. Дело в том, что из-за большой частотной модуляции, наводимой ФСМ, даже слабое влияние дисперсии ведет к существенному изменению формы импульса. В случае нормальной дисперсии (Pj > 0) импульс становится близким к прямоугольному с относительно резкими фронтами. Он имеет линейную частотную модуляцию на всей своей ширине [14]. Именно эта линейная частотная модуляция способствует сжатию импульсов в дисперсионных линиях задержки. Этому вопросу посвящена гл. 6. Влияние ДГС имеет еще один аспект. Изменение формы импульса ведет к тому, что эффективность ДГС возрастает, так как вторая производная по Т в уравнении (4.2.1) на фронтах импульса увеличивается. Как следствие, на импульсе вблизи [c.90]

Когда ВКР-лазер накачивается цугом импульсов, каждый стоксов импульс после обхода резонатора должен быть достаточно точно синхронизован с одним из следующих импульсов накачки. Однако добиться такой синхронизации относительно легко. Из множества длин волн, лежащих в широкой полосе ВКР-усиления, в лазере может генерироваться излучение на некоторой длине волны, удовлетворяющей требованию синхронности накачки. Кроме того, длину волны генерации можно подстраивать простым изменением длины резонатора. Этот метод можно считать основанным на временной дисперсии [34], чтобы отличить его от призменной подстройки (см. рис. 8.4), основанной на пространственной дисперсии в призме. Метод временной дисперсии весьма эффективен при перестройке импульсных волоконных ВКР-лазеров в широком диапазоне длин волн. Скорость перестройки можно получить следующим образом. Если длина резонатора меняется на AL, временная задержка А/ должна компенсироваться таким изменением длины волны А , чтобы выполнялось [c.227]

Рис. 1.7. Графики изменения мгновенной частоты ш(/) импульса и временной задержки Д з в среде с нормальной (а) и аномальной (б) дисперсией для компрессии световых Импульсов

Рис. 1.19. Характерные зависимости временной задержки светового импульса (штриховая, эксперимент) и дисперсионного параметра (сплошная, расчетная) в окрестности длины волны, соответствующей нулевой дисперсии групповой скорости волоконного световода

Диполь, классическое время жизни 57 Дниольный момент 35, 99, 100 Дисперсия задержки импульса 517, 522 Дифракционно-ограниченные пучки 462 Дифракционные потерн 2, 160, 191, 195, 202, 215 Дифференциальный КПД 249 [c.549]

Результат, полученный при теоретическом анализе свойств дисперсионных соотношений и связанный с наличием нормальных волн с противоположными знаками групповой и фазовой скоростей, оказался довольно необычным в теории волноводного распространения, содержание и основные понятия которой формировались на базе изучения относительно простых ситуаций в акустике и электродинамике. В связи с этим проведены эксперименты [16, 228], целью которых была проверка возможности возбуждения такого типа волн. Эксперименты проводились для цилиндров и призм из различных материалов, возбуждаемых с торца пьезоэлектрическими преобразователями. Подводимый сигнал представлял собой узкополосный гауссов импульс с различными несущими частотами. Вследствие дисперсии первоначальный импульс искажался и на выходе наблюдались импульсы, соответствующие нормальным распространяющимся модам, возкюжным при данной частоте. По времени задержки приходящих импульсов вычислялась групповая скорость соответствующих мод. О степени согласования теоретических и экспериментальных данных можно судить по рис. 47, взятому из работы [228]. На нем приведены вычисленные (сплошные линии) и замеренные (точки) данные о групповой скорости для пластины из плавленого кварца 20,32 X 1,77 х 0,0381 см. При расчетах принималось Сз = 3,8 X 10 м/с, V = 0,17. Степень согласования теоретических и экспериментальных данных очень высокая. Кроме того, приведенные в работе [228] осциллограммы наглядно свидетельствуют о возможности эффективного возбуждения обратных волн. Приведенные экспериментальные данные достаточно интересны также с точки зрения оценки возможности модели бесконечного упругого слоя при анализе волновых процессов в конечных телах. [c.142]

Все, что нам осталось, — это найти подходящую оптическую систему, которая может обеспечить необходимую отрицательную дисперсию групповой скорости, т. е. отрицательную дисперсию групповой задержки dxdjdni. Одна из таких систем представляет собой пару параллельных одинаковых дифракционных решеток, изображенных на рис. 8.12 [18]. Чтобы это понять, обратимся к рис. 8.15. На нем показана плоская волна, описываемая лучом АВ, падающим на решетку 1. Волна распространяется под углом в к нормали решетки. Предположим, что падающая волна состоит из двух синхронных импульсов с частотами wi и Шг, причем со2>о)1. Вследствие дисперсии решетки импульсы проделают пути соответственно AB D и AB D . При этом мы видим, что задержка, которую испытывает импульс на частоте иг, а [c.523]

Основная задача анализа акустического тракта — оценка степени ослабления излученного (зондирующего) сигнала, пришедшего на приемник. На пути к приемнику излученный сигнал ослабляется по ряду причин. Наиболее существенно на амплитуду результирующего сигнала влияют акустические свойства контролируемого материала (вкорость ультразвука, дисперсия скорости, затухание), определяющие его прозрачность для ультразвука геометрические параметры изделия (кривизна, параметры шероховатости поверхности, через которую вводится ультразвук), влияющие прежде всего через изменение прозрачности контактного слоя, а также габаритные размеры изделия в зоне прозвучивания свойства и геометрия акустической задержки, определяющие степень акустического согласования пары преобразователь—изделие электроакустические параметры излучателя и приемника (частота колебаний, длительность импульсов, материалы пьезоэлемента и переходных слоев) ориентация пьезоэлемента, его геометрические размеры размеры, ориентация, конфигурация, параметры шероховатости и материал (шлак, металл, газ) дефекта взаимное расположение излучателя, дефекта и приемника траектория сканирования. [c.103]

Пекк [132], а также Пекк и Гартман [134] и другие провели обстоятельное исследование дисперсии в слоистых композиционных материалах. В результате было установлено, что в процессе прохождения волны разрывное распределение напряжений сглаживается, может образоваться выброс напряжений, и что начальный импульс сжимающих напряжений может вызвать появление растягивающих напряжений. Эти эффекты становятся понятными, если учесть, что локальные неоднородности частично отражают разрывный импульс напряжений при его переходе через границы раздела слоев. Многократное отражение в каждом слое приводит к задержке части импульса и к его расширению. Кроме того, локальные неоднородности могут привести к изменению знака напряжений в отраженной волне и вызвать увеличение напря- [c.284]

МЁРА ДИСПЕРСИИ (ОМ) — величина, определяющая запаздывание импульсов излучения космич. объектов. Задержка радиоизлучения обусловлена тем, что показатель преломления плазмы зависит от длины волны X (см. Дисперсия волн). Длинные волны распространяются медленнее коротких, поэтому сигнал, испущенный одновременно на разных Я, приходит к наблюдателю на длинных волнах позже, чем на коротких. Величина запаздывания [c.97]

Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной (отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны-образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитоны изучаются также во многих других разделах физики [1-5]. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. В разд. 5.1 рассматривается явление модуляционной неустойчивости. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции (ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. В разд. 5.2 обсуждается метод обратной задачи рассеяния (ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных рещений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высщих порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. В разд. 5.3 рассматривается солитонный лазер разд. 5.4 посвящен использованию солитонов в волоконно-оптических линиях связи. Нелинейные эффекты высщих порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. 5.5. [c.104]

Свойства оптических солитонов, рассмотренные до сих пор в этой главе, основаны на упрощенном уравнении распространения (5.1.1). Как показано в разд. 2.3, в случае когда длительность импульса короче 100 фс, необходимо учитывать нелинейные и дисперсионные члены высших порядков и использовать уравнение (2.3.35). Необходимость учета дисперсии нелинейности (второй член в правой части) была осознана довольно давно [101-106]. Необходимость учесть эффект, связанный с конечным временем отклика нелинейности (последний член в правой части), стала очевидной, когда было открыто новое явление, известное как вынужденное комбинационное саморас-сеяние [107]. С тех пор нелинейным эффектам высшего порядка, возникающим из-за задержки нелинейного от клика в световоде, стали уделять значительное внимание [108-117]. В данном разделе рассмотрено влияние нелинейностей высших порядков на свойства солитонов. [c.136]

Одним из важнейших применений нелинейных эффектов в волоконных световодах является сжатие оптических импульсов экспериментально были получены импульсы длительностью вплоть до 6 фс. В данной главе рассмотрены методы компрессии импульсов, их теоретические и экспериментальные аспекты. В разд. 6.1 изложена основная идея, представлены два вида компрессоров, обычно используемых для сжатия импульсов,- волоконно-решеточные компрессоры и компрессоры, основанные на эффекте многосолитонного сжатия. В волоконно-решеточном компрессоре используется отрезок волоконного световода с положительной дисперсией групповых скоростей, за которым следует дисперсионная линия задержки с отрицательной дисперсией групповых скоростей, представляющая собой пару дифракционных решеток. Дисперсионная линия задержки рассмотрена в разд. 6.2, в то время как в разд. 6.3 представлены теория и обзор экспериментальных результатов. В компрессорах, основанных на эффекте многосолитонного сжатия, используются солитоны высших порядков, которые существуют в световоде благодаря совместному действию фазовой самомодуляции (ФСМ) и отрицательной дисперсии. Теория такого компрессора представлена в разд. 6.4, далее следуют экспериментальные результаты. Следует отметить, что в одном из экспериментов по компрессии оптические импульсы были сжаты в 5000 раз при этом была использована двухкаскадная схема сжатия, в которой за волоконно-решеточным компрессором следовал оптимизированный компрессор, основанный на эффекте многосолитонного сжатия. [c.147]

В видимой и ближней инфракрасных областях спектра (л < 1,3 мкм) для сжатия импульсов обычно используют волоконнорешеточный компрессор [14 33]. Задача пары дифракционных решеток создавать отрицательную дисперсию групповых скоростей [4. 7] для импульсов, имеющих положительную частотную модуляцию после прохождения через световод. В данном разделе кратко описан принцип действия пары дифракционных решеток [48 51]. На рис. 6.1 показана схема дисперсионной линии задержки, состоящей из пары решеток представлены соответствующие обозначения. Импульс падает на первую из двух параллельных дифракционных решеток. Различным частотным компонентам в спектре импульса соответствуют разные углы дифракции. В результате разные частотные компоненгы испытывают различную временную задержку при прохождении через пару решеток. Оказывается, что оптический путь [c.149]

В первом эксперименте по сжатию импульсов в оптических световодах [13] 5,5-пикосекундные (FWHM) начальные импульсы на 587 нм с пиковой мощностью 10 Вт распространялись через световод Длиной 70 м. 20-пикосекундные выходные импульсы были почти прямоугольны по форме и имели уширенный за счет ФСМ спектр с практически линейной частотной модуляцией. Это свойство пред-полагалс сь [39] из совместного действия дисперсии и нелинейности (см. рис. 6.3). В качестве дисперсионной линии задержки вместо пары решеток использовался газ атомов натрия. Сжатые импульсы имели [c.159]

Оказалось, что в экспериментах по получению фемтосекундных импульсов [37, 38] оптимальная длина световода более чем в 2,5 раза превышает предсказанную соотношением (6.4.3). Это неудивительно, поскольку соотношение (6.4.3) основано на численном решении уравнения (6.4.1), где пренебрегается дисперсионными и нелинейными эффектами высших порядков, что недопустимо при импульсах короче 100 фс. Чтобы точно определить оптимальную длину световода, следует использовать уравнение (5.5.1), где учтены эффекты кубичной 1исперсии, дисперсии нелинейности и задержки нелинейного отклика в волоконных световодах. Как было показано в разд. 5.5, решающий вклад вносится задержкой нелинейного отклика (член, пропорциональный времени отклика 7 ). Данный эффект проявляется в виде сдвига спектра импульса в длинноволновую область (см. рис. 5.20). С длинноволновым сдвигом связана задержка оптического импульса. Такая задержка существенно влияет на взаимодействие между дисперсией и ФСМ (что определяет сжатие импульса). Численные расчеты действительно показывают, что оптимальная длина световода больше, чем предсказано уравнением (6.4.1). [c.169]

На рис. 7.14 показаны форма импульсов и спектры для сигнального излучения и излучения накачки при = 0,4 в случае N = 0, LplLyy= 10, tOj/tOi = 1.2 и Р,2 Р21 >0. Предполагается, что оба импульса на входе в световод имеют гауссовскую форму при одинаковой длительности, между ними нет временной задержки, и импульс накачки распространяется быстрее сигнала (d > 0). Форма и спектр импульса накачки обладают свойствами, возкикающими из совместного действия ФСМ и дисперсии групповых скоростей (см. разд. 4.2). С другой стороны, форма и спектр сигнального импульса определяются совместным действием ФКМ и дисперсии. Для сравнения на рис. 7.15 изображены спектры сигнала и накачки при отсутствии дисперсии групповых скоростей асимметричное уширение [c.206]

Дисперсионные характеристики волоконных световодов определяются, в основном, свойствами исходного материала (материальная дисперсия). Один из экспериментальных методов исследования дисперсионных характеристик основан на измерении зависимости времени задержки светового импульса в световоде 4 от частоты. Действительно, после прохождения импульсами с несущими частотами (Oj и Шз (А(о = = o)i—(0 2 < (0i, 0 2) расстояния L по световоду между ними возникает групповое запаздывание (1.4.20). Откуда следует, что k —AtJbAa). В экспериментальных исследованиях, как правило, используется [c.62]

При нормальной дисперсии Dl< 0) стоксов импульс опережает лазерный, в то время как возбуждение колебаний происходит с некоторой задержкой по отношению к стоксову импульсу. Таким образом, в этом случае лазерный импульс постоянно распространяется в области, где молекулярная колебательная поляризация сильнее, чем в бездисперсионном случае. Поэтому вынужденное комбинационное рассеяние возбуждается на большей эффективной длине. Это также следует из (8.35), так как при больших длинах усиления z Ls=xl/ Dl устанавливается квазистационарный коэффициент усиления [c.297]

Прежде чем переходить к более подробному изложению, перечислим основные достижения акустоэлектроники на настоящий момент. Среди устройств обработки сигналов прежде всего следует назвать полосовые фильтры промежуточных частот на ПАВ. Благодаря возможности получения практически любой частотной характеристики в рамках одноступенчатого технологического процесса миниатюрные фильтры на ПАВ быстро завоевали популярность среди разработчиков радиоаппаратуры и заняли видное место в радиолокационных системах, вычислительной технике, телевидении и т. д. Другими важными устройствами стали резонаторы и резонаторные фильтры на ПАВ, позволившие поднять уровень рабочих частот стабилизированных ими генераторов до гигагерцевого диапазона. Заметную роль в аппаратуре специального назначения играют согласованные фильтры на ПАВ для баркеров-ских сигналов, иначе называемые устройствами кодирования и декодирования. Широко развились и интегральные аналоги традиционных ультразвуковых линий задержки — линии задержки на ПАВ. Использование ПАВ позволило довольно просто реализовать так называемые искусственные дисперсионные структуры с любым законом дисперсии, которые сейчас с успехом используются при создании согласованных фильтров для частотно-модулированных сигналов, так называемых фильтров сжатия импульсов. [c.306]

Волны Лэмба обычно используются для создания дисперсионных ультразвуковых линий задержки. Особый интерес представляют так называемые линейные ультразвуковые линии задержки, в которых время задержки линейно зависит от частоты распространяющихся в липни воли Лэмба. Такие линии задержки широко используются в концентрирующих радарных устройствах [74, 75], т. е. системах для повышения дальности действия радара без уменьшения по разрешающей способности. В таких системах короткий лоцирующий импульс разлагается с помощью дисперсионной линии задержки в частотный спектр, каждая из компонент которого сдвинута по времени относительно другой. Каждая из компонент усиливается, и в результате весь импульс излучается как длинный частотно-модулированный цуг большой средней мощности. В приемнике сигнал проходит через другую цепь с линейной дисперсией, но противоположного наклона, которая воссганавливает импульс до его первоначальной короткой длительности. Таким образом, разрешающая способность радара не уменьшается, а мощность в импульсе значительно повышается. [c.155]

Д. с. 3. приводит к искажению любого немонохроматич. сигнала. При узкополосном сигнале форма волны меняется, но форма её огибающей остаётся без изменения и перемещается со скоростью и = (1(л1с1к (групповая скорость). При распространении широкополосного сигнала меняет свою форму и огибающая, что, напр., для импульсных сигналов в ряде случаев делает неопределённым понятие момента прихода> сигнала в к.-л. точку. Эти обстоятельства существенны в УЗ-ВЫХ линиях задержки. Искажение формы импульса из-за дисперсии может явиться серьёзной помехой в гидролокации и в УЗ-вой дефектоскопии. [c.124]

Минимальная длительность импульса (или максимальная частота следования), при которой может работать линия задержки, зависит от ее длины. Для коротких линий, например с задержкой 200 мксек, частота следования импульсов может достигать 1,5 Мгц, причем она ограничивается главным образом удлинением импульса при преобразовании одного типа колебаний в другой. При увеличении длины линии максимальная частота следования импульсов снижается приблизительно до 1,25 Мгц при задержке 1 мсек, до 1 Мгц при 3 мсек [35, 36], до 600 кгц при 5 мсек и до 400 кгц при 10 мсек. С увеличением длины линии начинает сказываться влияние дисперсии появлению последней Способствует несколько факторов, в частности наличие катуптки возбуждения и держателей, а также существование в возбуждающих полосках продольных колебаний. Влияние дисперсии сводится к увеличению длительности импульса. [c.510]

Метод задержанных импульсов дает возможность наблюдать материальную дисперсию отдельно от других ее видов. В данном случае измеряется зависимость общего времени задержки I от длины волны при заданной длине волокна. Поскольку задержка, обусловленная межмодовой дисперсией, не зависит от длины волны (что может быть проконтролировано путем наблюдения за формой импульса, которая не должна изменяться при переходе с одной длины волны на другую), изменение ( оказывается прямым следствием зависимости группового показателя преломления N от длины волны [c.112]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...