Добротность резонатора

Величина f называется относительными потерями энергии или, сокращенно, потерями. Вместо величины / иногда оперируют с добротностью резонатора Qr. Под добротностью колебательной системы понимают отношение энергии, запасенной в системе, к энергии, выходящей из системы за один период колебаний 2.л/со. Легко показать, что для оптических резонаторов добротность, определенная таким образом, связана с потерями / соотношением [c.781]

Используя понятие добротности резонатора, можно придать формуле (225.7) следующий вид [c.782]

Пороговое условие генерации в этих терминах означает, что усиление света на протяжении полуволны должно быть больше величины, обратной добротности резонатора [c.782]

Значительно более быструю модуляцию добротности резонатора можно осуществлять, используя электрооптические затворы (см. 152). Действие этих затворов основано на практически безынерционном изменении или возникновении оптической анизотропии некоторых жидкостей и кристаллов под действием электрического поля. Относящийся к явлениям этого типа эффект Керра описан в 152. С этой же целью применяется и другое электрооптическое явление, так называемый эффект Поккельса, возникающий в кристаллах и столь же малоинерционный, как и эффект Керра. [c.790]

Модуляция добротности резонатора с помощью эффекта Керра осуществляется следующим образом. В резонатор, кроме Кристал- [c.790]

Описанный режим, получивший название режима генерации сверхкоротких импульсов, реализуется во многих лазерах. Иногда он возникает самопроизвольно, но в этом случае расстояние между соседними импульсами всего в несколько раз больше их ширины. Для получения особо контрастных импульсов применяются специальные методы. Некоторые из них заключаются в периодической модуляции добротности резонатора (с периодом 2ис). В других методах генерация сверхкоротких импульсов достигается за счет введения внутрь резонатора специальных фильтров, коэффициент поглощения которых резко уменьшается при больших интенсивностях излучения (эффект насыщения, см. 224). [c.811]

Принцип работы лазера в режиме модуляции добротности состоит в следующем. Допустим, что внутрь оптического резонатора помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация не возникает и, следовательно, инверсия населенности может достигнуть очень высокого значения. При достаточной мощности накачки на метастабиль-ном уровне можно накопить почти все частицы активного вещества. Однако условие генерации выполняться не будет, так как потери резонатора слишком велики. Если быстро открыть затвор, то усиление в лазере будет существенно превышать потери и накопленная энергия выделится в виде короткого интенсивного импульса света. Поскольку в данном случае добротность резонатора изменяется от низких до высоких значений, то такой режим называется режимом модуляции добротности резонатора. При быстром открывании затвора (за время, которое короче времени развития лазерного импульса) выходное излучение состоит из одного гигантского импульса. При медленном же открывании затвора может генерироваться много импульсов. [c.283]

Модуляция добротности резонатора и гигантский импульс [c.298]

Быстрое изменение добротности резонатора, или, как говорят, модуляцию добротности, можно осуществить различными методами. Одним из наиболее распространенных и удобных методов является применение насыщающегося фильтра. Насыщающийся фильтр представляет собой кювету с раствором красителя, который способен поглощать излучение лазера. В обычном состоянии фильтр имеет малый коэффициент пропускания - 10—15% и, будучи помещен в резонатор, сильно ухудшает его добротность. Под действием достаточно мощного излучения значительная часть молекул красителя может перейти в возбужденное состояние, вследствие чего коэффициент поглощения красителя уменьшается. Это явление — насыщение поглощения и просветление среды — имеет ту же природу, что и явление насыщения усиления (см. стр. 289). [c.298]

Рис. 115. Изменение AN (1) и и (2) при модуляции добротности резонатора лазера

Вследствие потерь в резонаторе амплитуда возникших в нем колебаний при отсутствии источника энергии, компенсирующего потери, будет убывать с течением времени. Добротность резонатора Q определяется как [c.13]

При малых расстояниях между зеркалами дифракционные потери малы и добротность резонатора пропорциональна расстоянию между отражателями. При больших L начинают проявляться дифракционные потери, затем они превосходят потери на отражение и добротность начинает уменьшаться при увеличении расстояния. Ширина собственной линии резонатора равна [c.14]

Согласно (28) при б = бд + б = 0,01 добротность резонатора длиной в 1 м на длине волны X = 1,152 мкм оказывается равной 5-10 . Ширина собственной линии такого резонатора согласно (29) будет равна Д/ = ШГц, а частотный интервал между соседними продольными модами согласно (23) составит Av = = 150 МГц. [c.14]

Обычно при работе лазера в импульсном режиме с того момента, как излучение лампы накачки доведет инверсию до порогового значения, начинается генерация. Поэтому величина инверсии ограничивается конкуренцией двух процессов, интенсивностью накачки и генерацией. Можно было бы получить значительно большую разность населенностей, если бы генерация не возникла до тех пор, пока не будет достигнута максимальная перенаселенность, Это условие может быть выполнено при уменьшении добротности резонатора в течение действия импульса накачки до таких значений, когда пороговые условия возникновения колебаний не будут выполняться. Тогда в процессе накачки число возбужденных атомов возрастет до некоторого значения N, значительно превышающего пороговое значение. Если затем, по окончании действия накачки, произвести мгновенное уменьшение потерь резонатора, то это приведет к возникновению колебаний при зна- [c.29]

При мгновенном включении добротности резонатора (т < < 10 с) импульс развивается за 10 — 10 с. Если же включение происходит более медленно, то длительность импульса определяется уже временем включения добротности. Метод вращающейся призмы отличается большой простотой, но малая скорость включения добротности является его существенным недостатком. [c.30]

Такой процесс синхронизации мод можно осуществить с помощью периодической модуляции добротности резонатора в процессе развития генерации. Частота внешней периодической модуляции должна быть при этом равной частотному интервалу между модами [20], Синхронизация мод приводит к циркуляции внутри резонатора одного короткого импульса. На выходе из ОКГ получается цуг пикосекундных импульсов, следующих друг за другом с интервалом времени, равным времени прохождения света в резонаторе от полупрозрачного зеркала до глухого и обратно, т. е. % = 2L/ . [c.32]

Для обработки тонких покрытий толщиной 500—2000 А необходимо обеспечить плотность энергии излучения 1—60 Дж/см , а для уменьшения повреждения подложки и термического искажения рисунка длительность лазерного импульса должна находиться в пределах от 10 до 500 не. Этим требованиям удовлетворяют твердотельные н газовые лазеры с модуляцией добротности резонатора, химические лазеры на органических красителях и полупроводниковые. Из табл. 25 видно, что выбор лазеров. [c.160]

К. являются узкополосными приборами, что обусловлено высокой добротностью резонаторов группирователя. При необходимости расширения рабочей полосы частот промежуточные резонаторы расстраиваются [c.383]

Добротность резонатора. Реальные О. р. отличаются от идеальных О. р, прежде всего наличием потерь (в среде, заполняющей полость, в экранирующих стенках, а также в местах ввода и вывода энергии). Если потери в заполняющей среде распределены однородно, то они не вносят изменений в структуру отд. компонент полей, но превращают чисто действительные собств. частоты в комплексные -> - - ( соответствующие моды становятся затухающими -> [c.397]

МВт на 1 см поверхности. Объёмная оптич, прочность лазерных материалов обычно оказывается выше. Модуляция добротности резонатора осуществляется как пассивным образом (насыщающиеся поглотители), так и активным (электро- и акустооптич. модуляторы). Иногда применяют и механич. модуляторы, напр, вращающуюся призму. [c.49]

Ш. р. обнаруживаются экспериментально по характерным максимумам в энергетич. спектрах атм. шумов. Обычно наблюдается ок. 5 резонансных пиков на частотах / .тах 8, 14, 20, 26, 32,. .. Гц. Влияние магн. поля Земли приводит к расщеплению резонансных частот /, на 2п + ) компонентов, однако из-за низкой добротности резонатора тонкая структура спектра непосредственно не обнаруживается. Осн. источниками возбуждения Ш. р. являются вертикальные молниевые разряды. Кроме того, определ. вклад могут вносить и эл.-магн. колебания, генерируемые в магнитосфере. [c.480]

Во многих практических случаях необходимый технологический эффект можно получить лишь при импульсном или импульсно-периодическом воздействии излучения на вещество. Такой характер генерации можно получить в условиях непрерывного возбуждения лазера, модулируя добротность резонатора. Однако более просто и эффективно короткие одиночные и периодически следующие друг за другом импульсы лазерного излучения создают, используя возбуждение активной среды, с помощью импульсных электрических разрядов. [c.111]

Ответ. 1. Зависимость разрешающей способности волномера Д/ от добротности резонатора Он Af = /о /5 ён- [c.130]

Время жизни фотона и добротность резонатора [c.184]

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]

Интерферометр Фабри — Перо, состоящий из двух идентичных зеркал, разделенных воздушным промежутком длиной L, освещается от внешнего источника световым импульсом длительностью 1 пс при длине волны X 0,6 мкм. Наблюдаемый па выходе пучок света оказывается состоящим из регулярной последовательности импульсов длительностью 1 пс с интервалом 10 ПС между ни.ми. Энергия импульсов экспоненциально уменьшается со временем с постоянной времени 100 не. Определите длину и добротность резонатора, время жизни фотона в нем, а также коэффициент отражения зеркала. [c.233]

Метод модуляции добротности [22] позволяет получать лазерную генерацию в виде коротких импульсов (длительностью от нескольких наносекунд до нескольких десятков наносекунд) с высокой пиковой мощностью (от нескольких мегаватт до нескольких десятков мегаватт). Основная идея метода состоит в следующем. Предположим, что в резонатор лазера помещен затвор. Если затвор закрыт, то генерация возникнуть не может и инверсия населенностей может достичь значения, которое намного превышает пороговое, имеющее место в отсутствие затвора. Если теперь резко открыть затвор, то усиление в лазере существенно превысит потери и накопленная энергия выделится в виде короткого и интенсивного светового импульса. Поскольку при этом происходит переключение добротности резонатора от низкого к высокому значению, то данный метод называется модуляцией добротности. [c.284]

Сокращение длительности импульсов генерации до 10 —10 с и меньше позволяет повысить выходную пиковую мощность генератора до 10—1000 МВт и больше. Такие короткие мощные импульсы (гигантские импульсы) получаются в лазере, если он работает в режиме с управляе.мой добротностью резонатора (модуляция добротности ). [c.283]

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]

Большое распространение в качестве затворов получили также насыщающие фильтры, прозрачность которых возрастает с увеличением интенсивности света, проходящего через них. Такого рода просветляющиеся фильтры получили название пассивных затворов. Поглощение излучения в них связано с переводом молекул из основного состояния в возбужденное. До импульса почти все молекулы находятся в невозбужденном состоянии, и поглощение на данной стадии велико. Следовательно, если такой фильтр находится внутри резонатора, то это связано с увеличением порога генерации, в результате чего к моменту начала генерации под действием накачки на верхнем рабочем уровне рабочего тела накапливается значительное число атомов. После возникновения генерации под действием излучения число невозбужденных молекул в фильтре быстро уменьшается за счет фотовозбуждения, что приводит к резкому уменьшению поглощения фильтр просветляется, добротность резонатора возрастает, и запасенная энергия в рабочем теле излучается в виде мощного импульса. В качестве веществ для пассивных затворов используются некоторые органические красители — так называемые фталоцианины и полиметиновые красители, а также некоторые специальные марки стекол. Особенностью такого рода затворов является невозможность управления моментом отпирания, поэтому они и получили название пассивных. [c.31]

Коэф. усиления К. равен отногпению мощности, отводимой в нагрузку, к мощности сигнала, поступающего во входной резонатор. Он достигает 60 дБ (10 раз). Это обусловлено почти полным отсутствием во входном резонаторе затрат мощности сигнала на модуляцию электронов но скорости однородно заряженный пучок половину периода потребляет мощность, а половину периода отдаёт её полю. Поэтому достаточно высокий уровень напряжения па зазоре, требуемый для эфф. модуляции, может быть получен и при малой мощности входного сигнала за счёт высокой добротности резонатора, настройки в резонанс и подбора уровня связи с входным фидером, обеспечивающим отсутствие отражения мощности. [c.383]

Совр. техника группирования пучков позволяет осуществлять генерацию когерентного О. и. с Я 1 нм. С ирименеписм резонаторов можно увеличить интенсивность источников спонтанного когерентного О. и. в раз, где Q — добротность резонатора. Источники спонтанного когерентного О. и. с хорошо сгруппиров, пучками частиц позволяют получить предельно возможные характеристики излучения. [c.408]

Фоготрониый (пассивный) затвор применяется для модуляции добротности резонатора лазеров и для получения режима самосинхронизации мод в лазере. Действие его основано ва явлении насыщения поглощения (просветлении) среды при воздействии на неё интенсивного оптич. излучения (см. Насыщения эффект). Быстродействие фототропвых О. з. определяется свойствами используемой среды (стекла, красители и др.) и составляет 10" —10" с. [c.453]

Т. л. с успехом работают в режиме модуляции добротности резонатора, что позволяет генерировать гигантские импульсы, длительность и энергия к-рых зависят от скорости включения затвора и свойств активной среды. Обычные значения длительности таких импульсов (1 — 10)10 "с. Их пиковая моншость ограничивается при этом оптнч, прочностью активных и пассивных элементов резонатора, к-рая обычно составляет величину [c.49]

Многие Ф.-гранаты обладают рядом уникальных свойств капр., в ЖИГ ширина линии магнитного резонанса составляет величину порядка 10 Тл, так что добротность резонатора может достигать неск. тысяч. Эпитаксиальные плёнки Ф.-гранатов являются одним из лучших материалов для устройств с цилиндрическими магнитными доменами, нек-рые из них прозрачны и имеют большой угол фарадеевского вращения (см. Магнитооптика). При низких темп-рах Ф.-гранаты обладают большой магнитной анизотропией, обусловленной редкоземельными ионами, и значит, магнитострикцией в них удаётся возбудить бегущие спиновые волны и наблюдать рассеяние света на спиновых волнах. [c.293]

Так как объем активного элемента из ИАГ ограничен, предельные энергии излучения лазеров на ИАГ в моноимпульсе не превышают 1...10 Дж, что существенно ниже, чем у лазеров на стекле. Поэтому обычно лазеры на ИАГ используются в режиме импульснопериодического или непрерывного возбуждения. При этом в режиме импульсно-периодического возбуждения создают достаточно длинные (0,5...10 мс) импульсы с частотой повторения до 100 Гц, а короткие (<Юмкс) импульсы с высокой частотой следования до 100 кГц обычно получают при непрерывном возбуждении, модулируя добротность резонатора с помощью расположенного между активным элементом и зеркалом затвором. [c.180]

Причина погрешности - низкая нагруженная добротность резонатора, т. е. тупая резонансная кривая. Разрешающая способность волномера повышается с увеличением номера резонанса, од-чако выбор номера резонанса должен быть компромиссным. Так, работа в диапазоне 8-16 см без перекрытия возможна на первом резонансе. При измерении несущей частоты коротких радиоимпульсов разрешающая способность резонансоного волномера может оказаться не реализованной полностью. Это объясняется очень широким спектром короткого нмпульса, что не позволяет точно определить вершину его огибающей. [c.130]

Рассмотрев время жизни фотона в резонаторе, определим теперь понятие добротности разонатора и найдем связь этой величины с временем жизни фотона. Для любой резонансной системы, и в частности для резонирующей полости, добротность определяют как Q = 2л (Запасенная энергия)/(Энергия, теряемая за один цикл колебания). Таким образом, высокая добротность резонатора означает, что резонансная система имеет малые потери. Поскольку в нашем случае запасенная энергия равна qhv, а энергия, теряемая в течение одного цикла колебаний, равна hv —dq/di) l/v)=—hdq/dt, мы имеем [c.186]

Физические основы механики (1971) -- [ c.614 ]

Квантовая оптика в фазовом пространстве (2005) -- [ c.31 , c.38 ]

Введение в физику лазеров (1978) -- [ c.24 , c.30 , c.111 , c.115 , c.116 ]

Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения (1981) -- [ c.100 , c.112 , c.116 ]

Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах (1990) -- [ c.40 , c.131 , c.137 , c.167 ]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...