Бистабильность абсорбционная

Бегущая волна 201 Бистабильность абсорбционная 232, 233 [c.344]

Рис. 9.8. График, соответствующий уравнению состояния (9.49) для случая чисто абсорбционной бистабильности, когда 0 = 0, при разных значениях параметра бистабильности С [9.5].

При ЭТИХ значениях Т и С нельзя получить абсорбционную бистабильность, можно — только дисперсионную. [c.246]

Сопоставление абсорбционной и дисперсионной бистабильности Как уже было сказано, чисто абсорбционную бистабильность мы получаем в том случае, когда атомная расстройка А равна нулю. Чисто дисперсионная же оптическая бистабильность возникает при больших расстройках А, когда можно пренебречь абсорбционной частью нелинейной восприимчивости и уравнение состояния (9.47) принимает вид [c.246]

Перейдем теперь к физическим механизмам, которые приводят к гистерезису при абсорбционной и дисперсионной бистабильности. В абсорбционном случае будем рассматривать для простоты резонансную ситуацию 0 = 0. На кооперативной ветви (т. е. ветви с более низким пропусканием) пропускание мало из-за того, что [c.246]

Чтобы завершить обсуждение стационарного режима, разъясним относительные преимущества абсорбционной и дисперсионной бистабильности. Прежде всего ясно, что дисперсионная оптическая бистабильность достигается легче в основном по двум причинам а) она не требует насыщения среды, что можно видеть из кубической модели (9.60) б) в случае абсорбционной оптической бистабильности трудно поддерживать резонанс между падающим светом и атомами в течение такого времени, за которое система успеет достигнуть стационарного состояния, из-за дрожания лазерной частоты. [c.247]

Как мы видели в предыдущем разделе, при однородном уширении абсорбционная оптическая бистабильность имеет то преимущество, что она дает больший цикл гистерезиса при фиксированном С, если А = 0 = 0. Но это не относится к случаю неоднородного уширения. Кроме того, даже при однородном уширении переключение с ветви с низким пропусканием на ветвь с высоким пропусканием происходит при меньших значениях входного поля, если А и 0 отличны от нуля. Это—существенное преимущество хотя бы потому, что наличие в поглотителе слишком сильного поля может [c.247]

Однако для теории, а значит, и для сравнения эксперимента с теорией абсорбционная оптическая бистабильность при 0 = О гораздо проще, так как в уравнениях (9.1) — (9.3) все поля можно считать действительными величинами. Именно поэтому в большинстве теоретических работ рассматривается абсорбционный случай. [c.248]

Абсорбционная оптическая бистабильность была предсказана теоретически в работах [c.340]

Посмотрим, что произойдет, если увеличивать отношение /Г (см. рис. 9.2, где показана зависимость интенсивности прошедшего света от интенсивности падающего). Как мы видим, наклон кривой может стать больше единицы, иными словами, дифференциальное усиление сИ2-/сП может быть больше единицы. Если при этом медленно модулировать интенсивность падающего света, то на интенсивность прошедшего модуляция будет передана в соответствии с нелинейным соотношением /7- = /7- (/ ) и окажется усиленной. Таким образом, система действует как оптический транзистор. Если увеличивать отношение аЫТ еще сильнее, то кривая /7 = /7 (/ ), отвечающая стационарным условиям, становится 5-об-разной. В то время как участки с положительным наклоном являются устойчивыми, участок с отрицательным наклоном неустойчив. Таким образом, имеется определенный интервал значений / , в котором система бистабильна. Если медленно увеличивать мощность падающего света от нуля до величины, лежащей за областью бистабильности, а затем изменять ее в обратном направлении, то мы получим петлю гистерезиса, содержащую ветви с низким и высоким пропусканием. Такое бистабильное поведение системы обусловлено как нелинейностью взаимодействия атом — поле, так и обратной связью, создаваемой зеркалами оно и составит предмет нашего дальнейшего изучения. Пороговое значение аЫТ, при котором возникает бистабильность, зависит от ряда параметров отстройки резонатора (относительно частоты поля), отстройки атома, неоднородного уширения линии и т. Д. Когда поле падающего света находится в точном резонансе с атомной линией, дисперсия не проявляется и можно говорить о чисто абсорбционной биста- [c.232]

Из рис. 9.7 видно, как результаты приближаются к кривой (9.48) в пределе (9.44). Участки кривых с отрицательным наклоном неустойчивы, так что возникают петли гистерезиса. Кривая е на рис. 9.7, а построена по формуле (9.48) при С = 50, Д = 0 = О (чисто абсорбционный случай) кривая е на рис. 9.7, б построена по формуле (9.48) при С = 50, Д = 10, 0 = 2,25 (дисперсионный случай). На обоих рис. 9.7, а н б кривыми а, Ь, с, й представлено точное решение уравнений (9.39) А (9.42) при разных значениях aL и пропускания, выбранных таким образом, чтобы отношение С = аЫ 2Т) было постоянным и равнялось 50. При больших значениях аЬ и Т, как на кривой а, бистабильность отсутствует, а при уменьшении а1 и Т бистабильное поведение усиливается. При этом мы подходим все ближе к результату (9.48) ( среднее поле ), который оказывается хорошим приближением уже при aL I. При фиксированных С и Г кривая среднего поля дает более точное приближение в дисперсионном случае (рис. 9.7, б), чем в абсорбционном (рис. 9.7, а). Это объясняется тем, что в дисперсионном случае поглощение уменьшаете и изменения амплитуды поля в пространстве даже при больших aL оказываются не очень сильными. В следующих двух подразделах мы проанализируем уравнение состояния в приближении среднего поля (9.48), которое выражает интенсивность падающего света через интенсивность прошедшего. Оно зависит от трех параметров параметра кооперативности С, атомной расстройки Д и расстрой- [c.242]

В чисто абсорбционном резонансном случае Д = 0 = о стационарный режим описывается формулой (9.49). Нелинейный член 2Сх/(1 + х ) возникает из-за наличия поля реакции, т. е. из-за атомных кооперативных эффектов, мерой которых является параметр С При очень больших х уравнение (9.49) переходит в решение для пустого резонатора х = у т. е. Ет Е,). Атомная система насыщается настолько, что среда просветляется . В этой ситуации каждый атом взаимодействует с падающим полем так, как если бы других атомов не было это — некооперативное поведение, и квантовостатистическое рассмотрение показывает, что атом-атомные корреляции здесь пренебрежимо малы. При малых же х уравнение (9 49) сводится к соотношению г/ = (2С + 1) х. Линейность в этом соотношении связана с тем простым обстоятельством, что при малых внешних полях отклик системы линеен. В этой ситуации атомная система не насыщается при больших С кооперативное поведение атомов доминирует, и мы имеем сильную атом-атомную корреляцию. Кривые у (л ), которые получаются при различных С, аналогичны кривым Ван-дер-Ваальса для фазового перехода жидкость — пар. причем величины х, у н С играют роль давления, объема и температуры соответственно. При С <4 величина у является монотонной функцией переменной л , так что бистабильность не возникает (рис. 9.8). Однако для части кривой дифференциальное усиление йхЫу оказывается большим единицы, так что в этой ситуации возможен транзисторный режим. Действительно, если интенсивность падающего света адиабатически модулируется и среднее величины / таково, что dIт/dI = х1у)йх/ау>1, то в прошедшем излучении модуляция будет усилена. [c.243]

Итак, если в однородно уширенной двухуровневой системе при 0 = 0 невозможна абсорбционная бистабильность, то дисперсионная бистабильность невозможна ни при каких А и 0. Это утверждение не относится к неоднородно уширенным системам (7 < оо). При фиксированных А, 0 и неоднородном времени релаксации мы можем получить бистабильность, если величина С превышает некоторое значение Смин, зависящее от А, 0 и Т . Величина Смии резко возрастает с ростом Существенно [c.245]

В пассивном кольцевом резонаторе помимо описанной выше абсорбционной бистабильности могут возникать поляризационные мультистабильности. Обычно считается, что поляризационные эффекты характерны для пучков с наклонным падением. Но даже для распространяющегося вдоль оптической оси интенсивного линейно поляризованного излучения флук гуации поляризации могут нарастать во времени, приводя к появлению ряда конкурирующих стационарных состояний. [c.294]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...