Пучок дифракционно ограниченный

Пучок дифракционно ограниченный 21 [c.552]

В заключение этого общего рассмотрения свойств направленности электромагнитных волн следует заметить, что при соответствующих условиях работы выходной пучок лазера можно сделать дифракционно-ограниченным. [c.22]

В последние годы техника формирования световых импульсов бурно прогрессировала оптика получила в свое распоряжение эффективные методы управления огибающей и фазой световых колебаний в пико-и фемтосекундном масштабе времени. Сейчас реальностью стали так называемые спектрально-ограниченные импульсы длительностью до 10 с. Такие импульсы, ширина спектра которых определяется только формой огибающей и для которых т А(о 1,— прямой аналог дифракционно-ограниченных световых пучков. Вместе с тем разработаны и методы получения быстрой регулярной фазовой модуляции коротких световых импульсов в их основе лежит использование малоинерционного нерезонансного нелинейного отклика конденсированных сред [8, 9], развивалась и техника измерений огибающей и фазы коротких лазерных импульсов ( 6.8). [c.18]

В попытке удовлетворить этим условиям и с целью получения голограмм высокого качества и с высокой плотностью записи было опробовано несколько методов. Одним из наиболее эффективных оказался метод дефокусировки, при котором голограмма регистрируется на некотором расстоянии от плоскости точного преобразования Фурье. Этот метод полезен при выполнении условий 2—5, но он не обеспечивает высокой избыточности. Кроме того, ему свойственны недостатки, а именно площадь регистрации оказывается больше дифракционно-ограниченной, а степень расфокусировки меняется в зависимости от вида регистрируемой информации. Для того чтобы в методе дефокусировки получить хорошую избыточность, был разработан метод записи многими пучками, но он также приводит к увеличению плош,ади регистрации. [c.366]

С другой стороны, доказано, что метод случайного сдвига фазы полезен при получении высококачественных голограмм с высокой плотностью записи, содержаш,их цифровую информацию при дифракционно-ограниченных размерах. В этом методе случайные фазы добавляются к каждому пучку и пучок фокусируется в плоскости точного преобразования Фурье [56—58). [c.366]

Технология интегральных микросхем является хорошим примером возрастающей важности этой области знаний. Основной тенденцией современной микроэлектроники является повышение уровня интеграции и усложнение топологии микросхем. Наличие дифракционных ограничений в оптическом диапазоне и технологические проблемы использования рентгеновских лучей склоняют выбор в пользу технологий на основе пучков заряженных частиц. С их помощью возможно прямое формирование рисунка на подложке с управлением от компьютера без использования фотошаблонов. Особенно большие возможности сфокусированные ионные пучки открывают в субмикронной области. Поэтому технологии на основе электронных и ионных пучков с наибольшей вероятностью будут играть очень важную роль в ближайшие двадцать лет или около того. [c.7]

Гауссов луч накачки. Рассмотрим рассеяние такого дифракционно-ограниченного пучка, имеющего следующее распределение поля (так называемая гауссова или ТЕМ-волна, являющаяся решением параболического уравнения )) [c.192]

Выражения (16.2.7) и (16.2.8) справедливы при однородном освещении передающей апертуры. Другой случай, в котором обусловленное дифракцией распределение мощности в дальней зоне можно легко вычислить, имеет место, когда плотность мощности в ближней зоне принимает гауссовое распределение, как показано на рис. 16.4. Можно показать, что дифракционно-ограниченный пучок в дальней зоне сохраняет гауссов профиль (см., например, 4.6.4 в 116.31). На практике это важно, так как согласно теории основная поперечная мода излучения лазера с цилиндрическим резонатором дает именно такое распределение выходной мощности, и это наблюдается в действительности. [c.401]

Передатчик открытой оптической системы связи состоит из диффузного источника излучеиия, работающего на длине волны 0,85 мкм, и оптической системы с апертурой //8. Определить предельный диаметр источника излучения, при котором расходимость пучка будет дифракционно ограниченной. [c.427]

Таким образом, изображение, даваемое объективом, есть всегда дифракционная картина, возникающая вследствие ограничения сечения светового пучка. [c.173]

Вследствие ограниченности поперечных размеров зеркал и активной среды лазера распространение волн в резонаторе сопровождается дифракционны.ми явлениями. Поэтому применение принципа цикличности к распределению амплитуды поля по волновому фронту сводится к решению дифракционной задачи квантовый генератор формирует когерентный световой пучок с таким поперечным распределением амплитуды, которое с учетом дифракционных явлений должно воспроизводить себя на протяжении одного цикла. [c.801]

Схема с коллиматором на основе многослойных рентгеновских зеркал скользящего падения (рис. 6.2, г). В этом случае (как и в схеме по рис. 6.2, б) объектив может быть освещен целиком широким пучком с малой расходимостью, в то же время размеры камеры существенно уменьшаются. Недостатком являются неизбежные ограничения в диапазоне длин волн, связанные с параметрами покрытия зеркал коллиматора. Точность измерения разрешения определяется весьма низким дифракционным пределом и аберрациями коллиматора, и в случае использования доступных сегодня сферических зеркал на область 10—20 нм может быть доведена до нескольких угловых секунд. Для полного описания свойств объектива в рабочем диапазоне эти измерения легко дополняются измерениями рассеяния при освещении узким пучком в той же установке. [c.230]

Далее, как в задаче о неустойчивых резонаторах со светорассеянием, следует учесть, что мы имеем дело, по существу, с углами наклона фронтов парциальных волн, каждая из которых ввиду ограниченности сечения имеет конечную расходимость дифракционного происхождения. Поэтому можно считать, что формирование пучка с дифракционной расходимостью основной моды — завершается тогда, когда геометрическая расходимость уменьшается до значения X/ (2а) (у разложения суммарного поля в ряд Фурье остается фактически единственный член). Это происходит через число обходов Wq, определяемое соотношением 2а/= = XI(2а), или Af" = 4a l( f2) К данному моменту внутри резонатора остается доля первичного затравочного излучения, равная = [c.173]

Выражение (2) совпадает с формулой, описывающей дифракцию плоской волны на щели. Поэтому поведение спектрально-ограниченного импульса в диспергирующей среде аналогично дифракции двумерного светового пучка. Дисперсионная длина полностью аналогична дифракционной длине светового пучка (йо — радиус [c.29]

Принцип 3. Для получения голограммы с высокой дифракционной эффективностью и высокой точностью воспроизведения градаций яркости необходимо равномерно распределять энергию света по ограниченной площади голограммы. Применяя фазосдвигающую пластинку, можно устранить пик спектра световой энергии, появляющийся на голограмме из-за корреляции между различными пучками, отфильтрованными отверстиями выборки. [c.367]

Твердотельных лазеров, которые обладали бы достаточно высокими оптическими качествами для того, чтобы излучать пучок с дифракционной расходимостью без применения оптических элементов для ограничения мод (таких, как точечная диафрагма), очень мало. [c.70]

На рис. 3.3 показаны зависимости максимальной интенсивности дифракционного пятна от расстояния до плоскости наблюдения. Характерным является то, что кривая для цилиндрического пучка лежит выше соответствующих кривых для коллимированного пучка при всех значениях г, в то время как превышение над симметрично сфокусированным пучком наблюдается лишь в ограниченном диапазоне расстояний. По мере усиления нелинейности эта область сдвигается в сторону меньших г. [c.69]

Расходимость электромагнитной волны с частичной пространственной когерентностью больше, чем у пространственно-когерентной волны, имеющей такое же распределение интенсивности. Это можно понять, например, из рис. 7.5, а если волна не является пространственно-когерентной, то вторичные волны, излученные с поперечного сечения АВ, не должны больше находиться в фазе и волновой фронт, образованный вследствие дифракции, должен иметь большую расходимость по сравнению с той, которая получается из выражения (7.43). Строгое рассмотрение этой задачи (т. е. задачи о распространении частично-когерентных волн) выходит за рамки настоящей книги, и читателю мы рекомендуем обратиться к более специализированным книгам [3, с. 508—518]. Мы же ограничимся изучением относительно простого случая пучка диаметром D (рис. 7.8, а), который состоит из множества пучков (показанных на рисунке в виде заштрихованных кружков) меньшего диаметра d. Будем предполагать, что каждый из этих пучков меньшего диаметра является дифракционно-ограниченным (т. е. пространственно-когерент-ным). Тогда, если составляющие пучки взаимно некоррелиро-ваны, расходимость всего пучка в целом будет равна 0d = = X/d. Если бы такие пучки были коррелированными, то расходимость была бы равна 6и = pX/D. Этот последний случай фактически эквивалентен множеству антенн (маленьких пучков), которые все излучают синхронно друг с другом. После этого простого примера можно рассмотреть общий случай, когда пространственно-когерентный пучок имеет данное распределение интенсивности по его диаметру D и данную область когерентности Ас в каждой точке Р (рис. 7.8,6). По аналогии с предыдущим примером нетрудно понять, что в этом случае 0d = = рХ/[Лс] , где р — числовой коэффициент порядка единицы, значение которого зависит как от конкретного распределения интенсивности, так и от способа, каким определялась область Ас. Таким образом, понятие направленности тесно связано с понятием пространственной когерентности. [c.463]

Яркость лазерного излучения на несколько порядков величины больше, чем яркость наиболее мощных некогерентных источников. Это обусловлено чрезвычайно высокой направленностью лазерного пучка. Сравним, например, одномодовый Не—Ме-лазер, длина волны излучения которого Х=0,63 мкм, а выходная мощность равна I мВт, с наиболее ярким источником света. Таким источником может быть ртутная лампа с высоким давлением паров ртути (лампа фирмы РЕК Labs типа 107/109), имеющая выходную мощность 100 Вт и яркость iB 95 Вт/(см -ср) для наиболее интенсивной излучаемой ею зеленой линии (X = 546 нм, АХ = 10 нм). Чтобы получить дифракционно-ограниченный пучок света, можно воспользоваться схемой, показанной на рис. 7.9. Телесный угол света, излучаемого точечным отверстием и собираемого линзой L, равен Й = = я )2/4р, а площадь излучающей поверхности А=псР/4. Поскольку яркость изображения лампы в плоскости диафрагмы не может быть больше яркости самой лампы, выходная мощность пучка равна по крайней мере [c.471]

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]

Объяснение спеклов мы начнем, исходя из самых простых понятий. Предположим, что у нас есть пластинка со случайным набором фаз, освещаемая неоднородным круглым пучком света диаметром D и длиной волны %. Согласно принципу Гюйгенса, свет, достигающий некоторой точки в пространстве после встречи с фазовой пластинкой, есть результат сложения световых волн, исходящих от каждой точки освещенной апертуры. Поскольку фазы случайны, нельзя указать точки, в которых интерференция будет конструктивной, а в которых — деструктивной, но мы можем описать интерференционную картину статистически. Раз ожидается, что она должна быть случайной, то, по-видимому, она должна иметь очень высокий контраст. Естественно, что размер спекла определяется дифракционными ограничениями, и, поскольку расстояние U D, мы ожидаем, что спеклы должны случайным образом распределяться в виде сигароподобных капелек диаметром [c.402]

Если когерентный световой сигнал усиливать лазерным усилителем, то к нему добавляются шумы спонтанного излучения. Пользуясь описанной выше системой с дифракционным ограничением пучка, согласованием мод и пространственной фильтрацией, можно уменьшить дополнительный шум спонтанного излучения до значений, близких к теоретическому минимуму. Вопрос заключается в следующем можно ли получить выигрыш в чувствительности системы, т. е. в минимальном обнаруживаемом сигнале Как увидим ниже, ответ зависит от спектральных характеристик приемника. Если провести поверхностный анализ ОСШ для систем, основанных на использовании лазерных усилителей с небольшим усилением, работающих в видимой области спектра, для которой имеются фотоэлектронные приемники с хорошими характеристиками, то можно легко сделать вывод, что лазерный усилитель ухудшает характеристики большинства систем связи [19, 49], особенно если лазерный предусилитель сравнить с оптическими гетеродинными или гомодинными системами. Но более тщательный теоретический анализ (слишком подробный, чтобы воспроизводить его в данной книге) [50] показывает, что в зависимости от уровня инверсии лазерного усилителя и спектрального квантового выхода приемника при использовании лазерного предусилителя может снизиться минимальный обнаружимый уровень сигнала. Результаты измерений, проведенных на длине волны 3,508 мк (одно из лучших окон прозрачности атмосферы) с лазерным предусилителем на Хе, имеющем большое усиление [51, 52], показали, что вследствие сужения полосы усиления получен выигрыш в минимальном обнаружимом сигнале на 16 дб. Поскольку независимые измерения инверсии [c.482]

Для динамического рассеяния, включающего взаимодействия двух или более дифракционных пучков между собой и с падающим пучком, это ограничение снимается. Наблюдаемые интенсивности зависят от относительных фаз участвующих отражений. В рентгеновской дифракции это известно уже много лет теоретическое и экспериментальное исследование см., например, в работе Ко-леллы [63], который изучил относительные интенсивности разных отражений непрямого возбуждения от кристалла германия. [c.349]

При ОВФ сфокусированных слабонеоднородных или дифракционно-ограниченных пучков на пороге ВРМБ происходит достаточно сильное изменение пространственного распределения интенсивности излучения в ближней зоне (эффект пространственной фильтрации [43]), что связано с большим влиянием фокальной области, где распределение коэффициента бриллюэновского усиления сильно неоднородно по сечению. В результате этого инкремент для слабых компонент углового спектра не достигает порогового значения и они подавляются. [c.168]

В то же время нестационарность рассеяния слабо сказывается па точности ОВФ дифракционно-ограниченных или близких к ним пучков. Так параметр обращения дифракционно-ограниченных пучков близок к единице при 1, ,/т, — 1 и 0,2 [72,731. Точность коррекции плавных аберраций типа астигматизма при нестационарном ВРМБ оказались близки к точностям коррекции в стационарном режиме [721. Однако при укорочении импульсов происходит существенное (на 1—2 порядка) уменьшение динамического диапазона работы ВРМБ-зеркал из-за конкуренции со стороны других нелинейных процессов. Для реализации ОВФ-импульсов длительностью менее [c.173]

При использовании в системе диффузного источника излучения больших размеров принимаемая приемником мош,ность определяется соотношением Ф/ — ЕАт Ац/Р. Если используется лазер или источиик излучения малых размеров, о6еспечиваюш,ий дифракционно-ограниченную расходимость пучка, принимаемая мощность [c.429]

Разрешающая сила объектива. Положим, что параллельный пучок света падает на объектив диаметром D. Вследствие ограничения ( фонта волны оправой объектива возникает дифракционная карптя в виде концентрических колец. Угловой (вершина угла ссьпадает с центром объектива) радиус первого темного кольца ракен, как известно, [c.196]

Таким образом, возникновение дифракционных полос вблизи границы геометрической тени характерно только в случае ограничения сечения волнового фронта непрозрачным экраном с отверстием. В случае же постепенного уменьщения амплитуды колебаний, что тоже эквивалентно некоторому эффективному ограничению волнового фронта, дифракционные явления приводят только к расширению поперечного сечения пучка, а чередования областей с ббль-шими и меньшими значениями освещенности не наблюдается. Это хорошо видно на фотографиях (рис. 9.8, б, в, г), полученных с помощью гелий-неонного лазера при последовательном смещении плоскости наблюдения. Фотография рис. 9.8, д получена после ограничения пучка в плоскости ЕЕ щелью из лезвий бритв, в результате чего появились характерные дифракционные полосы (ср. рис. 9.7, а). [c.189]

Если 0диф>0о, часть дифрагированных лучей выходит из цилиндрического пучка света, т. е. пучок расширяется. При 0диф<0о все дифрагированные лучи испытывают полное отражение от боковой поверхности цилиндрического пучка. Так как в реальных условиях ограниченный по фронту световой пучок всегда имеет большую интенсивность на оси, то показатель преломления согласно (36.20) также будет иметь большую величину на оси пучка и убывать к его периферии. Вследствие этого лучи в пучке будут искривляться, пучок начнет сжиматься и может превратиться в узкий световой канал, т. е. произойдет самофокусировка пучка (рис. 36.5, б). Далее световой пучок распространяется внутри этого канала, обеспечивая сам себе своеобразный оптический волновод. Такой режим распространения светового пучка называется самоканализацией. В этом случае 0диф 0о, т. е. дифракционные явления полностью подавляются. [c.310]

Смещение частоты 2 в световом пучке может быть осуществлено применением двухчастотного лазера [53] или однополосного частотного оптического модулятора. Частотные модуляторы могут быть выполнены на акустооптических ячейках с дифракцией Брэгга или Рамана — Натовского на бегущих ультразвуковых волнах [100, 174]. В результате дифракции на бегущей ультразвуковой волне в дифракционных порядках имеет место допле-ровский сдвиг частоты, пропорциональный скорости движения волны. Обычно в ЛДИС акустооптические ячейки совмещают функции лучевого расщепителя и однополосного частотного модулятора. Однако возбуждение бегущей ультразвуковой волны в акустооптической ячейке осуществляется в узкой полосе частот. Это ограничение связано с резонансными свойствами возбудителя и геометрией активной среды. Резонансные свойства ограничивают возможность перестройки частоты в акустооптическом модуляторе. [c.298]

Выражение (3.4.16) определяет минимальную световую энергию, необходимую для разрешения отдельных деталей в изображении объекта при минимальном отношении сигнал /шум. Ясно, что с увеличением энергии при условии, что динамический диапазон записывающего материала не слишком ограничен, отношение сигнал/шум и различимость деталей изображений вначале увеличиваются. Такое увеличение происходит до тех пор, пока сильная нелинейность и ограниченность динамического диапазона записывающего материала не приведут к тому, что сигнал с увеличением экспозиции будет расти медленнее шумов, а при определенных условиях — уменьшаться. Частично увеличения нелинейности и выхода за пределы ограниченного динамического диапазона материала голограммы можно избежать, если /с будет приближаться к /о за счет уменьшения Ро и увеличения Рс. В таком случае оптимальным (или близким к нему) будет не условие Рс= z=Po=Pgi2, а условие /с=/о, так как только при минимальном превышении /о над 1с, можно лучше вписаться в ограниченную характеристику передачи материала п получить максимальную дифракционную эффективность. Такая операция возможна, учитывая значительно большие 1П0тери энергии в сигнальном канале по сравнению, с каналом опорного пучка, только за счет существенного увеличения входной энергии. [c.110]

В случае сканирования опорным пучком объект освещается целиком, но при этом опорный пучок сканирует по голограмме. Следовательно, можно увеличить полную интенсивность света, падающего на часть голограммы, и уменьшить время экспозиции для части голограммы. Это позволяет голографировать объекты, имеющие движение в ограниченных пределах [10]. Однако такой метод приводит к уменьшению дифракционной эффективности, что объясняется увеличением энергии опорного пучка по отношению к объектному. Ширина осевого пучка остается такой же, как и в случае обычной голограммы, [c.210]

Рассматриваемые в этой книге ФРК относятся к динамическим голографическим средам. Это означает, в частности, что записываемые в них голограммы (так называемые динамические) не требуют сгтециальных процедур проявления и могут наблюдаться с помощью вспомогательного считывающего светового пучка непосредственно в процессе их записи. Подобный, несколько ограниченный подход был характерен для первых работ [6.1—6.3], в которых для описания динамических голограмм в ФРК использовались характеристики, введенные ранее для традиционных статических голограмм дифракционная эффгктивность т], чувствительность S и др. [c.104]

Рассмотренные выше электрооптические затворы, модуляторы и дефлекторы могут быть оптимально использованы для управления пучками лазерного излучения большой мощности (до (Миогих ватт) в непрерывном или квазинепрерывном режиме. Реально в объемных модуляторах существует ограничение проходящей мощности площадью сечения вследствие дифракционных свойств когерентно- [c.216]

Вот как спустя 23 года после своих первых работ высказался Габор о своей идее, ее реализации и последствиях Для ученого нет большей радости, чем быть свидетелем того, как одна из его идей открывает собой новую, стремительно развивающуюся отрасль науки. Мне выпало счастье высказать одну такую идею. В тот период я много занимался электронной микроскопией. Волны де Бройля были достаточно короткими для разрешения атомных решеток, но из-за несовершенства электронных линз разрешающая способность оказывалась ограниченной практически. При апертуре, обеспечивающей необходимый дифракционный предел разрушения, можно было получить только размытое изображение. Тем не менее, если исходить из принципа Гюйгенса, пучок должен содержать всю необходимую информацию. Что мешает ее расшифровать Очевидно то, что на пластинке регистрируется только половина информации мы пренебрегаем фазой волны. Нельзя ли ее вы51вить с помощью интерференции, налагая когерентный фон. Немного математики и несколько опытов позволили быстро проверить идею о восстановлении волн. Достаточно было осуществить суперпозицию комплексной волны, приходящей от объекта, с простой волной (плоской или сферической), сделать фотографию, затем, осветив ее простой волной, восстановить исходную картину. Возникающее при этом изображение было трехмерным. Мешало одно незначительное обстоятельство одновременно восстанавливалось еще одно изображение - двойник объекта. [c.49]

Из анализа формул (4.4), (4.6) следует, что расходимость и плотность мощности излучения можно изменять в щироких пределах, меняя радиус кривизны R выпуклого зеркала и расстояние I от зеркала до выходной апертуры АВ. Когда R на два порядка меньще расстояния I, расходимость пучка 0реал становится близкой к дифракционному пределу 0реал = (2 3)0диф. Увеличение расстояния I не всегда оказывается целесообразным, так как при этом из-за ограниченности времени существования инверсии существенно снижается мощность излучения. [c.126]

Эта специфика прежде всего выражается в реальной и широко используемой возможности генерирования плоских или квазипло-ских волн, в особом значении импульсного режима излучения, в воздействии мощного ультразвука на среду и ее реакции на это воздействие, в сильном поглощении ультразвуковых волн в газах и возможности распространения сдвиговых волн в жидкостях, в отчетливом проявлении нелинейных акустических эффектов в жидкостях и твердых телах, постоянных сил в ультразвуковом поле и т. д. Соответственно на первое место в ультраакустике выходят вопросы распространения плоских волн, их поглощения, отражения, преломления, прохождения через слои, фокусирования, рассеяния, анализ нелинейных эффектов, пондеромоторных сил в поле плоских волн, дифракционных и интерференционных эффектов в поле реальных излучателей ультразвуковых пучков вместе с анализом отклонений характеристик ультразвукового поля в ограниченных пучках по сравнению с полем идеальных плоских волн, распространения различных типов ультразвуковых волн в безграничных и ограниченных твердых телах, в том числе — в кристаллах и пр. В насго-яи ей книге сделана попытка дать всем этим вопросам достаточно полное освещение в сочетании с другими аспектами распространения ультразвуковых волн. В книге приводятся также э сперимеп-тальные данные по скорости и поглощению ультразвука в л<идко-стях и газах, а также по скорости звука в изотропных твердых телах и кристаллах. Наряду с классическим материалом в ней использованы данные из оригинальных источников, на которые сделаны соответствующие ссылки. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...