Оптические резонаторы резонансные частоты

Наибольшей чувствительностью к е" и точностью определения обладают резонансные методы, где измеряются изменения добротности Q и собств, частоты резонатора при помещении в него исследуемого образца. Резонаторами служат L -контуры (v 10 —10 Гц. рис. 5), объёмные резонаторы (v 10 —10 Гц, рис. 6) и начиная с Гц — оптические резонаторы. При [c.701]

Таким образом, добротность резонатора равна отношению резонансной частоты V к ширине линии резонатора Av . Для конкретных значений Тс=150 не и v = 5-10 Гц (Х = 0,б мкм) получаем Q =4,7-10 . Следовательно, в течение одного цикла колебания оптический резонатор теряет небольшую долю энергии [c.187]

ОКОЛО ОДНОГО ИЗ зеркал резонатора и если До> = Ди, то фазы мод опять становятся синхронизованными, хотя соотношение между ними отличается от (5.106). Тем не менее мы снова получаем короткие импульсы длительностью порядка обратной ширины спектра генерации. Поскольку оптическая длина модулятора равна = , где L —его истинная длина, этот тип модулятора производит модуляцию эффективной длины резонатора. Вследствие этого модулируются и его резонансные частоты, отчего данный метод синхронизации часто называют частотно- [c.316]

Оптический резонатор аргонового лазера (X = 5145 А) состоит из двух зеркал с коэффициентами отражения 99,8 и 87,8 70, разнесенных на расстояние 60 см. Вычислите спектральную ширину резонансных мод пассивного резонатора и теоретическую ширину линии генерации лазера, определяемую выражением (7.1.14), при условии, что выходная мощность лазера в одномодовом режиме составляет 0,5 Вт. Затем, воспользовавшись выражением (7.11.5), оцените изменение длины резонатора, которое привело бы к сдвигу частоты генерации на величину, равную теоретической ширине лазерной линии. (См. книгу Корни [48, с. 375].) [c.571]

Резонансные частоты. Оптический резонатор выделяет в пределах ширины линии усиления набор резонансных длин волн (резонансных частот д). Полагая приближенно, что поле внутри резонатора описывается набором плоских волн, распространяющихся вдоль оси резонатора, запишем условие резонанса в виде [c.99]

Таким образом, резонансные частоты оптического резонатора описываются выражением [c.99]

Серьезная проблема оптических генераторов та, что они генерируют целый ряд видов колебаний, частоты которых разделены разностью между резонансными частотами резонатора. Типовое разделение составляет 1,7 ГГц. Для использования когерентного детектирования генератор непрерывного действия и квантовый усилитель должны работать в режиме единственного вида колебаний. Необходимо, чтобы ширина линии была меньше 10 МГц. [c.197]

Здесь Тс — время жизни фотона в резонаторе (время релаксации квадрата амплитуды электрического поля). Из указанного выше второго свойства оптического резонатора следует, как мы увидим в дальнейшем, что в оптическом резонаторе резонансные частоты расположены очень близко друг к другу. Действительно, в соответствии с выражением (2.14) число мод резонатора N, расположенных в пределах полосы лазерной линии шириной Avo, равно N = Snv KAvo/ = 8я(КД ) (Л> оА), где Л>.о = = K .vol — ширина лазерной линии, выраженная в единицах длины волны. Из приведенного выражения видно, что N пропорционально отношению объема резонатора V к кубу длины волны. Так, например, если v=5-I0 Гц (частота, соответ-ствуюш,ая середине видимого диапазона), V=I см и Avo = 1,7-10 Гц [доплеровская ширина линии Ne на длине волны 0,6328 мкм см. выражение (2.81)], то число мод Л 4-10 . Если бы резонатор был закрытым, то все моды имели бы одинаковые потери и такой резонатор в случае его применения в лазере приводил бы к генерации очень большого числа мод. При этом лазер излучал бы в широком спектральном диапазоне и во всех направлениях, что является весьма нежелательным. Эта проблема может быть решена с помош,ью открытого резонатора. В таком резонаторе лишь очень немногие моды, соответствуюш,ие суперпозиции распространяюш,ихся почти параллельно оси резонатора волн, будут иметь достаточно низкие потери, чтобы стала возможной генерация. Все остальные моды резонатора соответствуют волнам, которые почти полностью затухают после одного прохождения через резонатор. Это главная причина, почему в лазерах применяется открытый резонатор Хотя отсутствие боковых поверхностей означает, что может возбуждаться лишь очень небольшое число мод, все же число генерируемых мод, как мы покажем ниже, может быть значительно больше, чем одна. [c.161]

При наличии инверсной населенности уровней энергии 2 и i активной среды ( 2> i), т. е. при выполнении условия N2lg2>N)gi (Ni, Nu 2, g — населенности н кратности вырождения уровней 2, i) вынужденное излучение превалирует над поглощением и свет с резонансной частотой ш = 2— i/h усиливается при прохождении через среду. Усиленный таким образом свет люминесценции активной среды называют излучением сверхлюминесценции. Для возникновения генерации вводят положительную обратную связь, располагая активную среду в оптическом резонаторе, который в простейшем случае представляет собой два параллельных зеркала. Одно из зеркал резонатора делается полупрозрачным для частичного вывода излучения. Пространственное распределение поля генерируемого излучения соответствует собственным колебаниям резонатора, называемым модами. Различают продольные и поперечные моды, относящиеся к распределению поля вдоль оси резонатора и в плоскости, перпендикулярной оси. Искусственное снижение добротности резонатора позволяет достичь значительного коэффициента усиления активной среды без возникновения генерации. Последующее быстрое включение добротности приводит к генерации мощных световых импульсов малой длительности (гигантских импульсов). [c.895]

Оптический резонатор. До снх пор зеркалам отводилась лишь роль отражателей, возвращающих часть излучения обратно в активную среду. Однако система зеркал обладает резонансными свойствами и поле в ней может возбуждаться только на определ. резонансных (собственных) частотах Шр или вблизи них в малсм интервале Дыр, наз. полосой пропускания резонатора (подробнее см. в ст. Оптический резонатор). Если Дшр > Дм,, то всё вышесказанное справедливо, т. к. [c.547]

ОПТИЧЕСКИЙ резонатор — совокупность неск. отражающих элементов, образующих открытый резонатор (в отличие от закрытых объёмных резонаторов, применяемых в диапазоне СВЧ). Для длин волн % < 0,1 см использование закрытых резонаторов, имеющих размеры й Я, затруднительно из-за малости д и больших потерь энергии в стенках. Использование же объёмных резонаторов с <1 > А, также невозможно из-за возбуждения в них большого числа собств. колебаний, близких по частоте, в результате чего резонансные линии перекрываются и резонансные свойства практически исчезают. В О. р, отражающиеэле-йтж менты не образуют замкнутой полости, поэтому боль-434 щая часть его собств. колебаний сильно затухает и [c.454]

В формировании собственных типов колебаний оптических резонаторов существенную роль играют дифракционные эффекты. Поэтому в рамках лучевой оптики невозможно исследовать ряд важных модовых характеристик (детальное пространственное распределение электромагнитного поля, затухание, сдвиг резонансных частот), обусловленных конечной величиной длины волны излучения и ограничением поперечных размеров резонаторной полости. Указанные характеристики, естественно, вытекают из волнового рассмотрения вопроса, которое составляет содержание данной главы. [c.41]

При расчете резонансных частот кольцевого резонатора следует учитывать два специфических момента. Во-первых, длина оптического пути, соответствующего фазовому резонансу собственных волн, оказывается равной Еко- Во-вторых, при нечетном числе зеркал, образующих полость, приходится считаться с потерей полуволны при отражении на каждом зеркале. Для четносимметричных волн это обстоятельство несущественно, [c.125]

В оптическую длину резонатора входит показатель преломления х активной среды. При изменении показателя преломления ла Х/2 происходит изменение оптической длины на Х/2. Это приводит к смещению резонансной частоты резонатора на величину с 21. Такие изменения в величине ц возможны даже в газах при низком давлении. На практике во многих лазерных системах определенная часть х оптического пути между зеркалами лежит в атмосфере. Пыль, присутствующая в воздухе, ириводит к воз- [c.327]

Фазовый СДВИГ для гауссова пучка и спектр резонансных частот. Как отмечалось в 2.2, для определения спектра частот резонатора надо воспользоваться тем, что сдвиг фазы излучения за проход резонатора должен быть кратен я при этом фазовый сдвиг долж.ен рассматриваться на оптической оси резонатора. Если формируемый в резонаторе световой пучок является гауссовым, то в этом случае можно определить спектр резонансных частот, воспользовавшись соотношением (2.7.34). Согласно (2.7.34) сдвиг фазы для тп-й моды гауссова пучка при его распространении от плоскости перетяжки (z = 0) до некоторой опорной плоскости z = zi равен (для х = у = 0) [c.189]

Создание инверсной населенности и получение оптического усиления — первый из двух существенных шагов, необходимых для работы лазера. Второй шаг — создание положительной обратной связи, чтобы превратить оптический усилитель в генератор. Это можно сделать с помощью двух зеркал, которые отражают усиленный свет в усиливающую среду. Так ие зеркала образуют оптический резонатор. Резонатор имеет характеристические резонансные частоты, что приводит к особенностям в спектре излучения, генерируемого двухуровневой системой. Устанавливается равновесная плотность оптической мощности на каждой резонансной частоте, соответствующая равенству усиления на проход и потерь. В понятие потерь включена и та часть оптической мощности, которая проходит сквозь полупрозрачное зеркало и образует выходной лазерный пучок. Самовозбуждение не может начаться, пока усиление не превысит потери. Это условие соответствует пороговой инверсии населенности п — 1)пор- Некоторая часть генерируемого света рассеивается в активной среде в процессе распространения. Этот процесс можно описать с помощью коэффициента рассеяния Орас. аналогичного коэффициенту поглощения 021- Тогда изменение оптической мощности пучка с расстоянием [c.268]

Возбуждение О. р., как и радиоволноводов, происходит с помощью петель, штырей, щелей, отверстий и т. п. (см. Антенна). О. р. с металлич. стенками широко применяются в технике СВЧ как частотные фильтры и резонансные колебат. системы генераторов, усилителей, приёмных устройств, ускорителей, ёпектр-анализаторов и др. Но, начиная с частот 10 Гц, О. р. при работе на осн. моде становятся слитком малыми (/ 1 мм), и поскол ку толщина скин-слоя б пропорц. УX, а размеры О. р. уменьшаются пропорц. X, его добротность ухудшается по закону Q УX. Применение же больших О. р. с возбуждением высших мод затруднено из-за очень плотного спектра собств. частот. Поэтому в миллиметровом, субмиллиметровом и оптич. диапазонах О. р. вытеснены открытыми резонаторами, в к-рых осуществляется разрежение спектра за счёт высвечивания поперечных мод с большими индексами тпп через открытые участки боковых поверхностей (см. Кеазиоптика, Оптический резонатор). [c.483]

Резонаторы оптического диапазона представляют собой весьма спеплфи-ческие резонансные системы, главным образом, благодаря тому, что их собственные размеры обычно на несколько порядков превышают рабочую длину волны. Это исключает возможность применения широко распространенных в СВЧ-диапазоне закрытых резонаторов, представляющих собой замкнутую полость с отражающими стенками число высокодобротных колебаний на оптических частотах у них было бы непомерно велико. Поэтому здесь используются открытые, не имеющие боковых стенок, резонаторы, в простейшей своей М0дификащ1и состоящие из двух установленных друг против друга зеркал, между которыми и помещается активная среда. Сама [c.60]

К указанным методам, которые уже находятся в различных стадиях технической реализации, относятся дистанционный анализ атомного состава вещества аэрозолей и некоторых метеопараметров на основе собственного электромагнитного и акустического излучения плазмы низкопорогового оптического пробоя приземной атмосферы диагностика спектров размеров частиц водного аэрозоля по эффекту нелинейного комбинационного рассеяния излучения на собственных частотах резонансных колебаний формы частиц, возбуждаемых импульсно-периодическим лазерным излучением высокочувствительный гомодинный (гетеродинный) прием слабых ИК-сигналов и газоанализ малых атмосферных примесей с использованием эффектов нелинейного взаимодействия опорного и отраженного излучений в резонаторе лазера. [c.234]

Лазер — прибор, действие которого основано на получении стимулированного или вынужденного излучения, отличающегося от спонтанного излучения своей монохроматичностью, высокой степенью когерентности, высокой направленностью н значительной мощностью. Схема прибора состоит из четырех элементов активного вещества, зеркального резонатора, источника возбуждения и источника питания (рис. 2.1), Для получения стимулированного излучения активное вещество генератора переводится сначала с помощью возбуждения (накачки) из равновесного состояния в неравновесное, в результате чего его внутренняя энергия значительно повышается. Эта энергия удерживается возбужденными частицами, которые сосредоточиваются на энергетическом уровне, расположенном выше основного, В результате возбуждения активного вещества часть возбужденных частиц срывается с верхнего уровня и переходит на нижний, выделяя при этом кванты электромагнитной энергии оптического диапазона. Выделение этой энергии на частоте перехода приводит к резонансному выделению энергии всеми возбужденными частицами, сосредоточенными на верхнем энергетическом уровне. Происходит лавинообразное нарастание эне,ргии на частоте перехода. Излучение каждой частицы связа ю с излучением другой частицы по времени и фазе, в результате чего суммарное выходное излучение отличается высокой степенью когерентности. Вследствие того, что в излучении участвуют возбужденные частицы, расположенные на одном энергетическом уровне, выходное излучение отличается высокой монохроматичностью. Применение зеркального резонатора, расположенного по торцам активного -вещества, приводит к тому, что значительно усиливается только то излучение, которое распространяется параллельно оси активного вещества, все остальное выходит из активного вещества, не получив значительного усилия. В результате этого угловая расходимость выходного излучения очень мала, т. е. излучение отличается высокой направленностью. Вследствие того, что в излучении одновременно принимает участие большое количество возбужденных частиц, выходное излучение имеет значительную спектральную мощность. [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...