Модулятор потерь

В качестве первого примера активной синхронизации мод рассмотрим случай, когда в резонатор помещен управляемый внешним сигналом модулятор, который создает синусоидальные во времени потери на частоте До . Если Аы ф Д(о, то эти потери приведут просто к амплитудной модуляции электрического поля E t) каждой моды резонатора [c.313]

Принцип действия АМ-синхронизации мод, возможно, легче понять, если рассматривать ее во временном, а не в частотном представлении. На рис. 5.41, а показана временная зависимость потерь Y резонатора, которые модулируются на частоте Д(о. Будем считать, что модулятор расположен вблизи одного из зеркал резонатора. Если Д(о = Д(о, то период модуляции Г равен времени полного прохода резонатора 2L/ . В этом случае световые импульсы в резонаторе будут изменяться со временем так, как показано на рис. 5.41, а. Действительно, импульс, который проходит через модулятор в момент времени при минимальных потерях, будет снова возвращаться в модулятор через интервал времени 2L/ , когда потери вновь станут минимальными. Если же предположить, что импульс изначально проходит через модулятор в момент времени, скажем, чуть раньше tm (показан сплошной кривой на рис. 5.41,6), то благодаря переменным во времени потерям модулятора передний фронт импульса [c.313]

В случае однородно уширенной линии спектр генерации, как показано в разд. 5.3.5.1, стремится сосредоточиться в узкой области около центральной частоты vq. При этом ширина спектра генерации и, следовательно, длительность импульса лазера определяются другим физическим механизмом. Обращаясь к рис. 5.41, предположим, что лазерный импульс конечной длительности проходит через модулятор в момент времени tm, соответствующий минимуму потерь. Выходящий из модулятора [c.314]

В случае синхронизации мод при непрерывной накачке выходной пучок состоит из непрерывного цуга импульсов, в котором интервал между двумя соседними импульсами равен времени полного прохода резонатора 2L/ (см. рис. 5,46,6). Активная синхронизация осуществляется, как правило, либо модулятором на ячейке Поккельса, либо акустическим модулятором, что более общепринято, поскольку потери, вносимые этим модулятором в резонатор, меньше, Акустооптический модулятор, используемый для синхронизации мод, отличается от того, который применяется при модуляции добротности (см, рис, 5,30), поскольку грань, к которой прикреплен преобразователь, и противоположная грань оптического блока вырезаны параллельно друг другу. Звуковая волна, возбуждаемая преобразователем, теперь отражается назад противоположной гранью блока. Если длина оптического блока равна целому числу полуволн звуковой волны, то возникают звуковые стоячие волны, В этих условиях, если частота звуковой волны равна и, дифракционные потери будут промодулированы с частотой 2(о. Действительно, дифракционные потери достигают максимума в те моменты времени, когда имеет место максимум амплитуды стоячей волны. [c.321]

Рассмотрим теперь прохождение импульса через модулятор. Будем считать, что модулятор располагается на минимально возможном расстоянии от зеркала 2 и что его длина много меньше длины импульса сХр. Пренебрегая конечной отражающей способностью зеркала 2, рассмотрим эффект, который производит двойное прохождение импульса через модулятор. Обозначая потери за двойной проход через модулятор как Ym(0. ы можем записать [c.539]

Если после высвечивания гигантского импульса накачка продолжает действовать, то инверсная населенность снова возрастает и создаются условия для повторения всего процесса генерации . гигантского импульса. При этом необходима -после высвечивания первого импульса включить в резонаторе с помощью модулятора высокие потери, не допускающие возникновения генерации раньше заданного времени. [c.133]

Рассмотрим численные оценки основных характеристик лазера с модуляцией добротности. Для этого примем остаточные потери излучения в модуляторе добротности примерно равными потерям в активной среде (см. пример 2.2). [c.137]

Модулятор, изготовленный из 20 соединенных в ряд элементов размерами 0,25 мм имел оптические потери около 20% и управляющее напряжение 10 В. Модуляционный показатель такой системы оставался постоянным вплоть до 10 МГц. [c.123]

Отмеченные выше сильные зависимости потерь в плоском резонаторе от разъюстировки делают этот тип резонатора популярным в лазерах с оптико-механическим модулятором добротности резонатора (вращающееся зеркало). [c.69]

Модулятор обладает отличными рабочими характеристиками для кристаллов со срезами 45° (0°) глубина фазовой модуляции составляла 100 (90) % в полосе 10 Гц во внешн.ем поле 120 (400) В/см с эффективностью обращения 62% (с учетом френелевских потерь даже 73%) и 50%. Значительное улучшение характеристик при срезе 45° объясняется добав- [c.225]

Динамический диапазон модулятора может лежать в интервале 404-60 дБ по интенсивности записывающего света (перепад интенсивностей в 100—1000 раз). Кроме указанных достаточно хорошо известных характеристик, необходимо обратить внимание на два дополнительных параметра — шумы и фазовая однородность модулятора. Требования низкого уровня собственных шумов связаны, в частности, с низкой дифракционной эффективностью модуляторов,, а отсутствие фазовых искажений есть специфическое требование когерентных оптических систем. Наличие фазовых искажений модулятора приводит к расширению (размытию) оптических сигналов на выходе фурье-процессора, а следовательно, к потере разрешающей-способности и резкому снижению отношения сигнал/шум. [c.31]

Приведенная чувствительность определена в [8.73] как экспозиция, необходимая для того, чтобы пропускание модулятора по интенсивности достигло величины 0.8 от максимального значения, которое составляло в этом случае 25%. Потери считывающего света возникали за счет того, что падение напряжения на кристалле не достигало полуволнового. [c.194]

Из сказанного ранее следует, что для уменьшения управляющих напряжений предпочтительнее поперечная геометрия, однако она предъявляет значительно большие требования к оптической однородности и диэлектрическим потерям длинных, столбчатых элементов. Выпускаемые модуляторы в основном применяются в различного рода лабораторных и учебно-демонстрационных установках, а также в макетах систем оптической связи. Однако вследствие определившихся запросов техники ВОЛС для них разрабатываются модуляторы в интегральном исполнении, что будет подробнее рассмотрено в 7.5. Приводим составленную по данным [70, 89] табл. 7.2 характеристик ряда типов электрооптических модуляторов света. [c.204]

Лазеры с неоднородно уши енной линией при достаточно большой накачке генерирует большое число продольных мод. В отсутствие модулирующего сигнала фазы мод распределены по законам статистики. Синхронизация мод достигается относительно просто, так как для нее достаточно возникновения слабого сигнала на боковой частоте. Этот сигнал служит затравочным для соседней моды и последовательно усиливается. Впервые активную синхронизацию мод Не—Ые-лазера % = = 0,633 мкм) с помощью акустооптического модулятора потерь экспериментально осуществили Харрис и Тарг [4.1]. Они получили периодическую последовательность импульсов длительностью около 2,5 НС. Детальный расчет активной синхронизации мод лазеров с неоднородно уширенной линией усиления был сделан Харрисом и Макдафом [4.2]. Основываясь на спектральном описании, они решили систему уравнений, учитывающую взаимодействие между модами, в предположении что накачка отдельных мод осуществляется независимо. [c.136]

Электронные пучки легко модулировать, поэтому электронный преобразователь может быть использован в качестве модулятора или оптического затвора, менее инерционного, чем лаж(, ячейка Керра. Работает такой затвор с малыми энергетическими потерями, а часто даже с усилением потока электронов. Следует иметь в виду, что описываемое устройство не является чисто оптической системой — электронные пучки можно усиливать различными способами, поэтому яркость на выходе з.яектронного преобразователя может заметно превосходить яркость оптического изображения на его входе. Современные ЭОП с сурьмяноцезиевым фотокатодом позволяют увеличивать яркость изображения в 20 раз. При некотором усложнении электронной схемы может быть проведена временная развертка исследуемых сигналов. При этом временное разрешение достигает значений 10 с. Надо думать, что приборы подобного типа в ближайшем будущем будут широко использовать в научном эксперименте и при решении различных технических задач. [c.444]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

В некоторых случаях желательно определить тепло- и электропроводность одного и того же образца, что приводит к необходимости измерения очень малого электрического сопротивления. Розенберг [87, 97], а также Уайт и Вудс [121] использовали фотоэлектрический усилитель, оппсан-нып Макдональдом [156] (см. также гл. III), с помощью которого можно было измерить разность потенциалов примерно до 10 в. Если электросопротивление образцов еще более низко, то можно применить усилитель, в который входят сверхпроводящий модулятор п трансформатор, погруженный в жидкий гелий, как это было сделано Темилетоном [157] прп измерении электросопротивления монокристалла меди высокой чистоты. Кроме того, образец можно сделать сердечником высокочастотной катушки и определить его сопротивление по величине потерь [158]. [c.227]

В конструкциях катодно-модуляторного узла указанных выше типов (модулятор в виде отверстия или сетки) практически всегда имеет место токоперехват на модулятор. В хороших конструкциях он составляет менее 5—10% от общего тока автокатода. Это вполне приемлемо для приборов со сравнительно малой величиной рабочего тока. В приборах требующих фокусировки больших эмиссионных токов (например, мощные СВЧ приборы) такие потери недопустимы. Поэтому для этих целей разрабатываются более сложные системы фокусировки с двумя или более фокусирующими электродами, например [322]. [c.249]

Появление лазеров вызвало интенсивное развитие методов внутр. М, с., основанных на управлении когерентным излучением за счёт изменения параметров лазера. При этом мы. устройства, применяемые как внеш. модуляторы, номещаются внутри оптического резонатора лазера. Используя разл. способы внутр. модуляции, получают любой вид М. с. амплитудный, частотный, фазовый и поляризационный. Частотой излучения лазера управляют, изменяя добротность оптич. резонатора лазера, напр. менян оптич. длину резонатора. С этой целью одно из зеркал резонатора закрепляют либо на магнитострикционном стержне (см. Магнитострикционный преобразователь), либо на пьезоэлементе и изменяют длину резонатора синхронно с модулирующим напряжением. Тот же эффект достигается путём изменения показателя преломления среды, заполняющей резонатор, для чего используется электрооптич. кристалл. Частотную модуляцию излучения лазера можно получить также при наложении на активную среду магн. или электрич. полей (см. Зеемана эффект, Штарка эффект), под действием К-рых происходит расщепление и смещение рабочих уровней атомов, ответственных за генерацию когерентного излучения. Изменяя величину коэф. усиления, получают амплитудную модуляцию излучения лазера. Для этого воздействуют на разность населённостей активной среды, либо изменяя мощность её возбуждения, либо используя всцомогат. возбуждение, приводящее к-перераспределению населённостей. Амплитудная модуляция излучения может быть получена и при помощи модуляции тока разряда газовых или полупроводниковых лазеров, работающих в непрерывном режиме. Одним из методов управления когерентным излучением является модуляция величины обратной связи лазера, т. е. коэф. отражения зеркал резонатора. С этой целью используют резонатор, одно из зеркал к-рого вращается с большой скоростью, и потому условия генерации выполняются лить в короткие промежутки времени. Вместо зеркал часто используют вращающуюся призму полного внутр. отражения. Изменение величины обратной связи можно получить, заменяя одно из зеркал на систему зеркал, образующих интерферометр Фабри — Перо. Коэф. отражения такого резонатора зависит от расстояния между зеркалами, изменяя к-рое можно модулировать интенсивность излучения и получать т. н. гигантские импульсы, мощность излучения в к-рых существенно превосходит мощность непрерывной генерации. Наконец, излучение лазеров также модулируют, изменяя добротность оптич. резонатора путем введения потерь, величина к-рых управляется внеш. сигналом. Для этого используют модуляторы на основе элек- [c.184]

Бнерация сверхкоротких импульсов. Для генерации СКИ в лазерах используют процесс синхронизации продольных мод резонатора лазера. Для синхронизации мод применяются пассивные и активные методы связывания фаз продольных мод лазера. При одинаковой фазе, навязанной всем продольным модам лазера, синфазное сложение амплитуд электрич, полей приводит к генерации СКИ, длительность к-рых ограничена шириной спектра генерации. В неодимовых лазерах, к-рые обычно используют в Ф. с., достигается генерация СКИ длительностью 10" — 10 с при помещении в оптич. резонатор лазера насыщающихся органич. красителей—для пассивной синхронизации мод, а также акустооптич. и эл.-оптич. модуляторов света—для активной синхронизации мод. В методе активной синхронизации мод сфазирование отдельных продольных мод осуществляется с помощью помещаемого внутрь резонатора модулятора для управления потерями резонатора внеш. периодич. сигналом с частотой, равной или кратной частотному интервалу между продольными модами резонатора лазера [3 ]. [c.280]

Акустооптические модуляторы обладают следующими преимуществами будучи помещенными в резонатор, они вносят мало дополнительных потерь, а в импульсно-периодическом режиме могут работать в режиме с высокой частотой повторения импульсов (килогерцы). Однако они имеют весьма ограниченную величину потерь, вносимых в случае низкой добротности и, кроме того, небольшую скорость переключения добротности. Поэтому такие модуляторы применяются в основном в импульснопериодических лазерах с малым усилением и непрерывной накачкой (например, в непрерывных Nd YAG-лазерах). [c.292]

Поскольку обычно справедливо неравенство Avo/v = = (AvqL/2 ) 1, мы видим, что в случае однородного ушире-ния линии импульс имеет значительно большую длительность, чем в случае неоднородного уширения. В качестве заключительного замечания по этому вопросу укажем на то, что механизм сужения импульса, который изображен на рис. 5.41, в, не играет сколько-нибудь существенной роли в случае неоднородно уширенной линии, хотя, очевидно, действует и в этом случае. Действительно, длительность импульса в данном случае определяется обратной шириной линии, а основная роль модулятора состоит в осуществлении такого синхронизма между модами, на которых происходит генерация, чтобы лазерные импульсы проходили через модулятор в те моменты времени, в которые потери минимальны (рис. 5.41,а). [c.315]

Рассмотрим теперь стоячую звуковую волну вида S = = So (sin со/) (sin fe). Максимум амплитуды стоячей волны равен So и достигается дважды за период колебани11 (а именно при / = 0 и при / = л/ш). Таким образом, потери модулируются с частотой 2ш и синхронизация мод происходит при выполнении следующих двух условий 1) если модулятор расположен как можно ближе к одному из зеркал резонатора и 2) если частота модуляции 2со равна 2n /2L) и преобразователь возбуждается [c.322]

Следует заметить, что требование расположения модулятора у зеркала резонатора не обязательно и используется автором для упрощения изложения. В действительности (предполагая модулятор тонким) устойчивой синхронизации мод можно добиться, располагая ячейку на расстоянии от зеркала, кратной длине резонатора L. При этом частота следования импульсов, если ячейка расположена на расстоянии L/2, L/3, и т. д. от одного из зеркал, будет равна соответственно jL, Z jlL и т. д. Это нетрудно понять, используя временное представление н полагая, что в каждый момент времени, когда мы имеем мнии.мум потерь, в модуляторе встречаются два распространяющихся в разные стороны импульса. Разумеется потребуется изменение рабочей частоты активного модулятора, насыщающийся же поглотитель настраивается сам. Аналогичным образом рассчитывается и лазер с синхронной накачкой или насыщающимся усилением (см. обсуждение в связи с рис. 6,34). Наконец, заметим, что для лазера бегущей волны (см., например, рис. 5.11) положение поглотителя несущественно. — Прим. перев. [c.323]

Nd YAG-лазер, представленный на рис, 5.14 и 5.15, имеет мощность накачки Рвх = Ю кВт, а добротность его резонатора модулируется с частотой повторения 10 кГц с помощью акустооптического модулятора (предполагается, что потери, связанные с наличием такого модулятора внутри резонатора, пренебрежимо малы). Вычислите выходную эиергню, длительность импульса и среднюю мощность у этого лазера. [c.328]

В разд. 5.4.5,1 было показано, что импульс проходит через модулятор тогда, когда потери равны нулю (т. е. при t = Q). Поскольку мы считаем, что ннфина импульса много меньше также и времени полного прохода [c.539]

Для уменьшения потерь света в пространственных модуляторах проходящего света, т. е. для увеличения эффективности считывания прозрачность фотопроводни-кового слоя, модулирующей среды и электродов должна быть возможно больше. Кроме того, поскольку считывающее излучение проходит через слой проводника, то во избежание разрушения записи необходимо для считывания использовать неактиничное или малоакти-ничное излучение, т. е. фактически запись и считывание желательно производить на волнах разных длин. [c.147]

Распространенным механизмом является модуляция потерь при наличии так называемых нестабильных связанных резонаторов [55, 66, 71]. Связанные резонаторы возникают между основными зеркалами резонатора и торцами внутрирезонаторных элементов, таких как активный элемент и различного рода управляющие элементы (модуляторы, поляризаторы и т. п.). В условиях флуктуаций оптической длины резонатора (из-за нестабильностей (параметров лазера) потери излучения в многозеркальном резонаторе оказываются промодулированными, причем частоты модуляции могут достигать нескольких килогерц, а ам плитуды, в зависимости от остаточного отражения от торцов элементов, от единиц до десятков ттроцентов. Как показано в 3.2, даже в более устойчивом одномодовом одночастотном лазере при таких глубинах и частотах мо-,дуляции потерь резонатора в выходном излучении лазера могут возникнуть глубокие пульсации, вплоть до 100%. [c.92]

На первом этапе (накопления инверсной населенности) с помощью модулятора в резонаторе создаются такие высокие потери излучения, что генерация невозможна. В этот период происходит накопление инверсной населенности активной среды по закону, описыЁаемому выражением (1.17). В резонаторе при этом присутствует только спонтанное излучение, мощность которо га мала и пропорциональна инверсной населенности среды. [c.132]

Осуществить это легко с помощью выражения (i2.34), KOToipoe юпределяет пороговое значение энергии накачки импульсного лазера СО свободной генерацией. Применимость этого выражения для лазера с модуляцией добротности достаточно очевидна. Дело ъ том, что в обоих режимах генерации пороговое условие одинаково к концу импульса накачки в активной среде должна быть -создана пороговая инверсная населенность Л/ р.пор, соответствующая потерям излучения в резонаторе на элементах и выходном зеркале (модулятор добротности к концу импульса выключается). Поскольку в лазерах с модуляцией добротности выполняется н<.Ти то функция Пренебрегая малой критической [c.136]

Проведем численные оценки основных характеристик излучения лазеров с модуляцией до бротности при непрерывной накачке, Считая, что остаточные потери модулятора равны потерям активного элемента. [c.140]

Для продольного модулятора с параллельными прозрачными электродами емкость может быть определена по формуле плоского конденсатора С = ггаа /d. Далее предполагается, что электроды имеют сопротивление на единицу площади R Ом см и к кристаллу приложено синусоидальное напряжение с амплитудой Уг/г- Генерируемое в кристалле тепло рассеивается с коэффициентом переноса тепла Q (Вт на единицу объема и на градус возрастания температуры) теплом, генерируемым за счет диэлектрических потерь, пренебрегается. Тогда среднее возрастание температуры модулятора определяется выражением [c.126]

При разумных размерах модулятора в 1—2 см обеспечение записи 10 пикселов требует разрешающей способности 20-f-50 лин/мм. Для обеспечения линейности по амплитуде света дифракционная эффективность должна быть значительно меньше максимально возможной, но, с другой стороны, не слишком малой, чтобы потери считывающего света было допустимы. Итого, желаемая дифракционная эффективность — l-f-5%. Быстродействие не менее 100 циклов записи и стирания изображения в секунду. При этом чувстви- [c.30]

Органический полимер полипараксилилен удачно сочетает в себе ряд свойств, которые необходимы для использования в модуляторе ПРОМ. Он имеет вакуумную технологию нанесения, позволяющую получать тонкие однородные слои, хорошую адгезию к поверхности кристалла, прозрачен в широкой области спектра, имеет высокое пробивное напряжение и малые диэлектрические потери, эластичен, что важно, так как из-за пьезоэлектрических свойств во время работы модулятора кристаллическая пластина деформируется. К недостаткам этого диэлектрика можно отнести невысокую устойчивость к ультрафиолетовому освещению и воздействию паров воды, которые уменьшают пробивное напряжение [8.10]. [c.162]

Как отмечалось в разделе 2.3, фазовые искажения волнового фронта считывающего света не должны превышать V4 с учетом искажений, вносимых ПВМС. Более высокий уровень фазовых искажений, как и геометрические искажения изображения, приводит к потере эквивалентной информационной емкости обрабатываемого изображения. Следует отметить, что искажения, вносимые ПВМС, могут быть при усложнении системы считывания скомпенсированы. Для этого модулятор при считывании должен освещаться светом, волновой фронт которого комплексно сопряжен искажениям, вносимым модулятором. Такой волновой фронт можно получить, используя голографический метод, применявшийся, например, для компенсации фазовых искажений ПВМС ПРОМ [9.122]. К недостаткам метода можно отнести значительные потери считывающего света. [c.254]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...