Лазерное излучение одномодовое

Распределение Pm( t) отражает вероятность заселения фотонных состояний в исследуемом пучке. Таким образом, эксперименты с фотоотсчетами показали, что для одномодового лазерного излучения вероятность имеет пуассонов-ский вид [c.297]

Нелинейная волоконная оптика как направление нелинейной оптики возникла в начале 70-х годов с появлением стеклянных волоконных световодов с низкими потерями. Первоначально волоконные световоды разрабатывались как пассивная линейная среда для передачи оптического излучения (в основном для целей связи,) но очень скоро стало ясно, что они представляют собой качественно новый уникальный материал для нелинейной оптики. Исключительная перспективность волоконных световодов определяется их свойствами, а они такие неизменность поперечного размера лазерного излучения на больших длинах распространения по световоду и низкие потери лазерного излучения, уникальные дисперсионные характеристики и возможность как одномодового, так и многомодового режимов распространения лазерного излучения по световоду. [c.5]

Методы селекции спектра аксиальных мод и перестройка частоты излучения лазеров. Во многих применениях требуется узкО полосное, а в пределе — одномодовое (одночастотное) лазерное излучение. В последнем случае в соответствии с соотношением неопределенностей суш,ествует однозначная связь длительности импульса [c.230]

Глава 4 называется Интенсивность лазерного излучения, скоростные уравнения . В ней изложена простая фотонная модель одномодового лазера, рассмотрены релаксационные колебания, модуляция добротности, балансные уравнения, описывающие важнейшие процессы в многомодовом лазере. Вторая половина главы в основном посвящена анализу эффекта образования провалов на контуре линии затрагиваются также вопросы конкуренции мод. Говоря о проблеме пространственной модуляции усиления в лазере, которая обусловлена структурой поля в резонаторе, уместно на помнить о работах советских авторов [19, 20], носящих приоритетный характер. [c.6]

Скоростные уравнения одномодового лазера (разд. 4.1) позволяют исследовать работу лазера в режиме модулируемой добротности. В таком лазере коэффициент отражения одного из зеркал можно резко изменять. Для этого можно, например, установить одно из зеркал на определенном расстоянии от конца активной среды и привести его во вращение. На практике используется вращающаяся призма (рис, 4.6). Для получения очень малых времен модуляции добротности пользуются также ячейкой Керра, которая особенно удобна, когда лазерное излучение выходит из активной среды поляризованным (как, например, в кристалле рубина). [c.88]

Аналогия между уравнениями для одномодового лазера и лоренцевой моделью турбулентности позволила нам выявить одну возможность получения хаотического лазерного излучения. Как мы видели [формула (8.11)], для этого должны быть велики потери в резонаторе, так что этот случай можно назвать случаем низкой добротности. Теперь мы перейдем к рассмотрению других способов получения хаотического лазерного излучения. [c.217]

Пусть излучение одномодового лазерного источника с гауссовым распределением поля в плоскости х =Хо падает под углом л/2 на отражатель, расположенный в плоскости и после [c.207]

Рис. 2,11. Схема резонансной флуоресценции при облучении атома лазерным излучением. В процессе переизлучения резонансно-поглощенной энергии в произвольных направлениях атом в среднем не испытывает эффекта отдачи, тогда как в процессе многократного поглощения одномодового лазерного излучения вместе с энергией фотона атом каждый раз наследует и его импульс, испытывая резонансное световое давления

Таким образом, модель одномодового лазера с нестационарным резонатором позволяет выявить важную роль нестабильностей технического происхождения как одной из причин возникновения незатухающих пульсаций интенсивности лазерного излучения. [c.325]

Лишь очень небольшая доля всех используемых в настоящее время лазеров действительно работает в одномодовом режиме, т. е. на одной частоте и с пучком, имеющим гауссов профиль интенсивности. Большинство газовых лазеров имеет гауссов профиль ТЕМоо моды, но измерения их частотного спектра показывают, что они излучают на целом ряде частот, разделенных интервалом с 2Ь Гц, где с—скорость света и Ь — длина резонатора лазера. В общем случае каждой из этих продольных мод часто соответствует множество поперечных мод, так что профиль интенсивности выходного излучения не гауссов, а фазовое распределение в поперечном сечении не является простым. Подобное сложное частотное и фазовое распределение реального лазерного излучения неожиданно сильно [c.135]

В одномодовом волокне необходимо применение лазера. Лазер обеспечивает узкий пучок света высокой интенсивности, сравнимый с малым размером ядра одномодового волокна. Угловая диаграмма лазерного излучения ближе к эллиптической форме, чем к сферической. [c.107]

Сравнивая (3.2.12) и (3.2.25), заключаем, что вероятности равновесного излучения и для одномодового лазерного пучка существенно различны. [c.298]

Неполная П. к. одномодового лазерного пучка (или естеств. угл. расходимость, или стохастич. блуждание), обусловленная принципиально не устранимыми флуктуациями — спонтанным излучением лазера, влияет, очевидно, на разрешающую способность и информативность систем оптич. записи и считывания информации. [c.153]

Несмотря на очень большое расстояние между отражающими слоями, достигающее 10 см, резкость интерферограммы I для линии 6058А изотопа Кг, выбранной в качестве международного стандарта длины, весьма велика. Еще лучше интерферо-11)амма III лазерной линии 6328А, иллюстрирующая перспектив-iio i b использования одномодового излучения лазера в метрологических целях. Однако изучение вопроса о том, сколь постоянна 13 разных опытах длина волны лазерного излучения, еще нельзя считать законченным. [c.249]

Хотя стеклянные волоконные С. первоначально разрабатывались в качестве линейной передающей среды для систем оптич. связи, оказалось, что они являются перспективным нелинейным материалом. Оптическая нелинейность в стеклянных волоконных С. возникает в результате зависимости показателя преломления п от интенсивности лазерного излучения I п = п + п 1, где пд — линейная часть показателя преломления при произвольно низких значениях интенсивности, не зависящая от интенсивности пЧ — нелинейная добавка, п. — коэф., величина к-рого для кварцевого стекла равна 3,2.10 см Вт. Малая величина п для кварцевого стекла показывает, что оно не является хорошим нелинейным материалом. Однако, когда стекло используется в виде волоконного С,, нелинейность может иметь большой аффект, что связано с малым сечением сердцевины одномодового волоконного С. 10 см . Это означает, что при введении в С. лазерного излучения мощностью 1 Вт интенсивность / 1 МВт/см , Такая высокая интенсивность сохраняется на больших длинах С. вследствие его низких ои-тич. потерь, обеспечивая длину взаимодействия высоко интенсивного излучения с веществом вплоть до неск. км. В результате в стеклянных волоконных С. эффективно протекают разнообразные нелинейные процессы при пороговых мощностях 1 — 10 мВт. [c.462]

Флуктуации и шумы в лазерах. Тепловые шумы оптич, резонатора и спонтанное излучение атомов (молекул) активной среды являются принципиально неустранимыми источниками шума в лазерах. Шумы приводят к естеств. флуктуациям амплитуды и фазы одночастотного н одномодового лазера, вследствие к-рых существуют предельные значения временных и пространственных статистич. характеристик лазерного излучения естеств. ширина частотного спектра, определяемая ф-лой Шавлова — Таунса ф-ла (8) в ст. Лазер] естеств, угл. расходимость, предельная пространственная когерентность. В режиме генерации нескольких несинхронпзованных (несвязанных) продольных и (или) поперечных мод статистика излучения существенно меняется она становится практически гауссовой. [c.664]

Благодаря широкому диапазону перестройки, очень узкой линии лазерного излучения и возможности генерировать импульсы пикосекундной длительности лазеры на центрах окраски представляются чрезвычайно заманчивыми для применений в таких областях, как молекулярная спектроскопия и устройства, предназначенные для контроля волоконных световодов. Лазеры на центрах окраски с синхронизацией мод, излучающие на частоте Я = 1,5 мкм [КС1 Т1°( 1)], применялись для генерации очень коротких импульсов в одномодовых волокнах (длительностью около 200 фс). Здесь использовались такие свойства волокон, как фазовая самомодуляция и сжатие импульса (соли-тонный лазер) [см. также разд. 8.5]. [c.428]

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]

Затем находятся и анализируются статистические характеристики (распреде-леиие фотоэлектронов, производящая функция и факториальные. моменты) одномодового когерентного лазерного излучения. Исследуются статистические характеристики одномодового излучения ОКГ при различных распределениях амплитуды излучения ((вариации распределений. могут происходить при распро-странеиии излучения в турбулентной ореде, при различных преобразованиях оптических лолей и т, д.). Находятся н исследуются статистические характеристики шумовых ((тепловых) или некогерентных полей, а также суперпозиции некогерентных и когерентных полей. Определяются статистические характеристики излучен1ия 0 К Г при наличии различных механических воздействий (вибраций, тряски и т. д.). Находятся статистические характе,ристики модулироваи- Ы.Х оптических полей. [c.201]

Важным применением явления ВКР в световодах стало развитие волоконных ВКР-лазеров [31-49], Такие лазеры не только имеют более низкий порог, чем однопроходное ВКР, но и могут перестраиваться в широком частотном диапазоне ( 10 ТГц), На рис, 8,4 схематически показан волоконный ВКР-лазер, Отрезок одномодового световода помещен внутрь резонатора Фабри-Перо, образованного частично отражающими зеркалами Mj и М . Резонатор обеспечивает резонансную частотно-избирательную обратную связь для стоксова излучения, возникающего в световоде благодаря ВКР. Внутрирезонаторная призма позволяет перестраивать длину волны лазерного излучения путем поворота зеркала М . Порог генерации лазера соответствует мощности накачки, при которой комбинационное усиление за обход резонатора компенсирует потери в резонаторе, состоящие из потерь на зеркалах и потерь при переводе отраженного от зеркал излучения обратно в световод. Если принять потери за обход резонатора равными обычному значению 10 дБ, то пороговым условием будет [c.226]

Существенно новые возможности открылись перед нелинейной оптикой после создания высококачественных одномодовых волоконных световодов. Здесь поперечная структура даже сравнительно мощного лазерного излучения сохраняется на дистанциях 10 м, так что временные самовоздействия можно наблюдать в чистом виде. [c.73]

При оценках энергетических параметров не были учтены дифракционные потери света в резонаторе, потери на термическом двулучепреломлении активной среды и т. п. Учет этих потерь приведет к меньшим значениям энергетических параметров лазера. Кроме того, мы предполагали, что в генерации участвует весь объем кристалла граната, что достигается лишь при многомодовой генерации. При необходимости получать одномодовую генерацию часть апертуры кристалла диафрагмируется так, что работает лишь центральная, приосевая область кристалла. В этом случае выходная мош.ность лазерного излучения падает пропорционально уменьшению рабочего объема кристалла. Так, например, если нулевая мода лазера имеет диаметр в 2 раза меньший, чем диаметр кристалла, то ее выходная мощность примерно в 4 раза ниже мощности мнотомодо-вой генерации без диафрагмы и составит для принятых выше параметров около 2,5 и 9 Вт для длин волн 1338 и 1064 нм соответственно. [c.67]

Таким образом, спектр шумов существенно шревосходит все ре зонансные частоты в колебаниях мощности лазерного излучения.. Спектр шумов выходного лазерного излучения одночастотного одномодового лазера 52, 63—65] -состоит из относительно щиро(кой плавно спадающей полосы шириной [c.87]

Задающий генератор, показанный справа на рис. 6.2, работает в непрерывном режиме с выходной мощностью 10...25 Вт. Его излучение одномодовое и плоскопо-ляризованное. Перед входом в первую ступень первого каскада усиления лазерный пучок расширяется с П0М0Щ15Ю телескопа до диаметра 13 мм. Разрядный про-мел уток первой ступени имеет длину 6 м и диаметр 2,5 см, а второй ступени — соответственно 12 м и 3,8 см. Во всех разрядных промежутках первого каскада усиления осуществляется прокачка газовой смеси с помощью [c.233]

Явления дифракции в дальней зоне, или дифракцию Фраунгофера, мол<но наблюдать и в зоне Френеля [128 получается некоторая путаница в терминологии скольку часто бывает желательным измерить картины дальнего поля, не находясь в области дальнего поля, полезно познакомиться с этим весьма ценным методом. В основном он состоит в том, что устанавливают собирающую линзу с фокусным расстоянием f так, чтобы она принимала все лазерное излучение, и наблюдают изображение в фокальной плоскости линзы. Например, если в фокальной плоскости диаметр контура пятна по, полуинтенсивности равен rf, в области дальней зоны угловая ширина пучка в радианах дается формулой 0 = rf/f. Очевидно, что для лазеров, излучение которых заключено в дифракционных пределах, требуются линзы с большим фокусным расстоянием для того, чтобы получить в фокальной плоскости изображение удовлетворительных размеров. Это требование легко удовлетворяется, поскольку при измерении картин дальнего поля излучения лучших одномодовых газовых лазеров можно пользоваться очень простыми линзами. [c.133]

В настоящее время практически в ка кдой мощной лазерной установке, имеющей усилительные каскады, используется эффект обращения волнового фронта для компенсации фазовых искажений. Это позволяет оптимально фокусировать мощное излучение, так как его расходимость существенно не отличается от дифракционной расходимости излучения одномодового задающего гепе-11 163 [c.163]

Пример 6.2. Расчет одномодового модана, формирующего моду Гаусса-Лагерра. В работе [42] производился итеративный расчет ДОЭ, формирующего из гауссова щ ка с распределением интенсивности 1о(р) = ехр — 2р /сг д эталонное распределение, описываемое модой лазерного излучения фр (г), внутри области М с радиусом 1 1. В качестве эталонных распределений выбирались обобщенные молм Гаусса-Лагерра (1,0), (4,0), (2,2). В начальном приближении выбиралась функщш [c.426]

Сечение пучка, содержащего группу мод лазерного излучения, с заданными весами, также описывается комплексной фз-тжидей соответствующего вида и, следовательно, для расчета с1эазового ДОЭ, формирующего группу мод, могут быть применены методы кодирования, основанные на введении несущей в фазу элемента [19]. Также как при расчете ДОЭ, предназначенного для формирования заданного одномодового распределения (6.2.3), применение аналитических методов кодирования, основанных на внесении несущей в фазу элемента, к расчету модана, формирующего заданную группу мод, приводит в общем случае к низкой дифракционной эффективности элемента. [c.428]

Рис. 7.42. Схематическое представление стабилизированного одномодового лазера с интерферометром Фокса — Смита, а — расположение зеркал б — зависимости усиления лазера и пропускания интерферометра от частоты. При изменении расстояния /3 возникает максимум интенсивности выходного лазерного излучения, когда максимум пропускания интерферометра совпадает по частоте с модой резонатора. Зеракло М играет

Дальнейшее повышение плотности мощности лазерного излучения обеспечивает при резке металла увеличение глубины реза и снижение его ширины. С этой целью рекомендуются лазерные установки с минимально возможным диаметром луча на вькоде из резонатора, работающие в одномодовом режиме генерации излучения. [c.302]

Не требуется монохроматор, так как спектр поглощения регистрируется при сканировании длины волны квазимонохроматического лазерного излучения. Спектральное разрешение выше, чем в обычной спектроскопии в спектрометрах с одномодовыми перестраиваемыми лазерами оно ограничивается только ширинами линий поглощения. [c.145]

Альтернативный подход к анализу преобразователя изображений состоит в использовании концепции мод, уже рассматривавшейся нами ранее в настоящей главе. На этом пути мы сможем без особого труда оценить объем информации о изображении, передаваемой с помощью преобразователя частоты вверх. Ранее мы уже вычислили число мод инфракрасного излучения Ыт, получаемого преобразователем частоты с заданной апертурой в пределах телесного угла синхронизма [уравнение (6.28)]. Этим модам, являющимся поперечными модами, может быть сопоставлена информация об изображении, если мы припишем каждой из них определенное значение амплитуды. С помощью такой процедуры Ыт поперечные моды инфракрасного излучения могут быть связаны с Ыт дискретными точками изображения. Если они затем смешиваются с одномодовым лазерным излучением, то образуется пучок суммарной частоты, также содержащий Мт поперечных мод. Таким образом, мы можем воспользоваться результатами проведенного ранее анализа работы многомодового преобразователя частоты вверх для того, чтобы описать характеристики преобразователя изображений. Тогда из уравнения (6.30) сразу следует, что если число разрешаемых точек возрастает, то в такой же пропорции уменьшается квантовая эффективность преобразования в расчете на один информационный канал. [c.184]

Для получения эффективной генерации в двухрезонаторном генераторе обычно требуется, чтобы излучение накачки было строго одномодовым. Это условие возникает из-за того, что для каждой пары частот 5, ы должны выполняться определенные условия эти частоты должны совпадать с собственными модами резонатора и одновременно со,, + со,-= о)р. Однако Харрис [71] показал, что если расстояние между продольными модами в лазерном излучении Асо равно межмодовому расстоянию двухрезонаторного генератора, то усиление на сигнальной или холостой частотах будет таким же, как если бы накачка имела только одну продольную моду. Это происходит вследствие того, что моды накачки и холостой волны могут взаимодействовать с одной модой сигнальной волны со , так как [c.213]

Излучение ИЛ для ВОЛС с большой скоростью передачи данных должно быть одномодовым. Это, кроме наилучшей частотной характеристики и широкой полосы частот, облегчает стыковку источника с волокном. В обычных ИЛ с помощью различных структурных решений можно обеспечить одномодовую генерацию при относительно невысоких частотах модуляции. Однако, если частота модуляции близка к Д, спектр лазерного излучения стремится к многомодо-вости или многочастотности, что вызывает уширение спектра, характеризуемое динамической шириной спектральной линии — AXj. Величина ЛЯ, существенно возрастает на частотах более 500 МГц и достигает 5...10 нм. Срок службы ИЛ составляет в среднем порядка З-Ю ч. [c.116]

Одномодовые лазерные пучки 1 дельная П. к. н стохастическое блуждание пучка. При генерации лишь осн, поперечной моды ТЕМ (индексы пг = га = 0) усиление в лазере достаточно для компенсации потерь, состоящих из потерь в среде, на излучение и дифракционных. Однако этого усиления недостаточно для компенсации потерь на высших модах, поскольку с увеличением номера поперечного индекса m и (или) га дифракц. потери растут. Спонтанное излучение усиливающей среды не только является затравкой для возбуждения осн. моды, но и поддерживает на определённом уровне интенсивность подпороговых высших мод. Вследствие излучения последних П. к. одномодовых лазерных пучков не является полной. Но в пределах ширины пучка степень П. к., напр. для излучения гелиево-неоновых лазеров, отличается от 1 не более чем на 10 — 10 (рис. 2). Оси. влияние на предельную степень П. к. моды ТЕМдд оказывают ближайшие подпороговые [c.152]

Прежде чем продолжить обсуждение, следует подчеркнуть, что когда мощность накачки превышает пороговую даже на весьма скромную величину, число фотонов qo в резонаторе обычно уже очень велико. В качестве примера рассмотрим числовые значения, соответствующие одномодовому непрерывному Nd YAG-лазеру (см. также разд. 5.3.6) Ле = 0,5 мм , y = 0,12, а = 3,5-10 м и т = 0,23 мс. Если положить L = 50 см, то получим Тс л 14 НС и из (5.32) имеем qo Ю [(Рр/Рпор) — 1]. Таким образом, даже если мы выберем Яр/Япор = 1,1, то будем иметь около 10 ° фотонов в резонаторе. Это означает, что в уравнении (5.1г) сразу за порогом член УаВ (q-j-1)JV2, описывающий как вынужденное, так и спонтанное излучение, вне всякого сомнения можно аппроксимировать выражением VaBqNi, что мы и делаем в настоящем рассмотрении. Это также означает, что число фотонов в установившемся режиме q весьма нечувствительно к выбранному нами конкретному значению числа начальных фотонов в резонаторе qt в момент времени / = О, которые необходимы для возникновения генерации. Как мы увидим в разд. 5.3.7, эта нечувствительность оказывает сильное влияние на выходные свойства лазерного пучка. [c.248]

ОКУ) и другие элементы, назначение которых очевидно из их наименований. Штрихованные соединения между блоками соответствуют световым связям блоки, обведенные штриховыми линиями, включаются в зависимости от используемых методов модуляции (внутренней или внешней) и приема (прямое детектирование или супергетеродикное). Особенностями системы являются прежде всего диапазон рабочих длин волн и когерентность излучения. Эти особенности приводят к необходимости создания устройств точного нацеливания антенн передатчика и приемника, так как диаграммы направленности их могут определяться значениями нескольких дуговых секунд (при малых весах и габаритах антенных систем). Случай широкой диаграммы направленности антенны передатчика имеет место, когда сигнал ОКГ является сложным и состоит из большого числа типов колебаний (мод). Однако, даже если лазер передатчика работает на одном типе колебаний, часто необходимо иметь широкий луч, хотя бы для успешного решения задачи нацеливания (перехвата) и слежения за связным ретранслятором 1). В то же время узкие диаграммы направленности позволяют реализовать существенно большие дальности связи, однако и здесь возникают свои проблемы, связанные с обзором больших объемов пространства узкими лучами за короткие интервалы времени, и проблемы стабилизации направления луча. Создание прецизионных быстродействующих устройств нацеливания узких лучей, обеспечение одномодового режима работы ОКГ, разработка точных устройств сопровождения позволят полностью реализовать экстремальные характеристики направленности лазерных систем. В этом случае сечение луча может приблизительно совпадать с поверхностью апертуры приемной системы, поверхностью ретранслятора или цели кроме того, случай полного перекрытия целью сечения луча имеет место при посадке объекта на земную или лунную поверхность. [c.17]

Суммирование в выражении (1.124) производится по индексам мод излучения, которое для общности предполагается многомодовым. В случае одномодового излучения в сумме (1.124) остается всего один член и индексы, характеризующие моды, могут быть опущены. Векторная постоянная Kmnq определяется из условий нормировки поля и в общем случае может быть комплексной. Авторы специально не приводят здесь ее конкретного выражения через характеристику поля излучения и известные константы, поскольку в данной книге квантовый метод как рабочий не используется. Основы этого метода излагаются для показа единства и общности используемых в книге расчетных методов и возможности обобщения изложенного материала при решении более широкого класса новых задач с привлечением накопленного авторами опыта использования ЭВМ при расчете лазеров и лазерных систем. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...