Конкуренция мод

Пространственная конкуренция мод с различными аксиальными индексами. Продолжим рассмотрение ситуации, иллюстрированной рис. 3.12, и выясним, насколько при переходе к боковым частотам должен падать коэффициент усиления среды, чтобы генерация на этих частотах при заданном уровне накачки не могла возникнуть. [c.178]

Обсудим теперь след> ющие из нашего рассмотрения выводы. В первую очередь отметим, что при анализе пространственной конкуренции мод, [c.181]

Рис. 3.13. Конкуренция мод различного объема 2, 1 - суммарные поля группы низших мод и мод высокого порядка соответственно 3 — распределение коэффициента усиления по сечению при одновременном возбуждении обеих этих групп

Рис. 2.10. Пространственная конкуренция мод в устойчивом резонаторе

В типичных условиях режима работы лазера на ионах благородного газа однородное и неоднородное уширения имеют приблизительно один и тот же порядок величины. Для лазера на ионах аргона (переход Л = 514 нм) доплеровская ширина составляет приблизительно 3,5 ГГц. Однородная ширина линии заключена между 0,5 и 0,8 ГГц. Она обусловлена главным образом эффектом Штарка, возникающим благодаря высоким плотностям электронов ( 102° м ), и спонтанным испусканием. Заметим, что естественная ширина линии составляет 0,46 ГГц. Большое однородное уширение влечет за собой сильную конкуренцию мод, и если не принять особые меры, то она может легко привести к значительным флуктуациям амплитуды в многомодовом режиме. В лазере на ионах благородного хаза особый эффект вызывается относительно большой скоростью дрейфа ионов (Удр 10 м/с). Он заключается в расщеплении контура усиления в лазере на две доплеровские кривые с расстоянием между ними порядка 0,5 ГГц. [c.80]

Важные качественные сведения о работе лазера можно получить, исследуя одновременно выходной сигнал сканирующего интерферометра и форму пятна излучения лазера. При этом можно легко обнаружить конкуренцию мод. Для удобства наблюдения интерферометр необходимо сканировать в пределах нескольких периодов резонатора m /2L (m= 1,2, 3,. . . ) со скоростью 10 или более раз в 1 сек. Наблюдая за изменением картины на экране осциллографа при настройке зеркал лазера на генерацию разных мод, можно заметить, что интерферометр [c.393]

Вынужденная синхронизация или захватывание частоты . Для автоколебательных систем с несколькими степенями свободы характерны явления конкуренции мод и синхронизация колебаний [76, 84]. Здесь [c.190]

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]

Многомодовый лазер, конкуренция мод и естественный отбор по Дарвину [c.104]

Многомодовый лазер, конкуренция мод и дарвиновское выживание наиболее приспособленных [c.335]

Кольцевой лазер, второй порог 194 Коммутационное соотношение 251 Комплексная диэлектрическая восприимчивость 235 Конкуренция мод 104 Константа связи 108, 253 Кооперативное стационарное состояние 242 [c.345]

Вместе с тем нельзя забывать, что наличие усиливающей активной среды вносит определенную специфику в процесс формирования поля в резонаторе (см., например, [91). Прежде всего следует отметить конкуренцию мод, приводящую к перераспределению генерируемой мощности из одних мод в другие, о перераспределение может происходить как по шкале частот (между продольными модами) так и в пространстве (между поперечными модами). Активная среда обусловливает конкуренцию мод благодаря нелинейно-оптическому эффекту насыщения усиления. Насыщение усиления на определенных частотах может приводить к появлению провалов в профиле линии усиления эффект выгорания дыру). Насыщение усиления может приводить также к тому, что более добротными становятся не низшие, а высшие поперечные моды (моды с относительно большими значениями поперечных индексов). Остановимся на этом подробнее. [c.107]

Какие именно комбинации членов (9.3.11) следует выбирать, зависит только от решений уравнений параметра порядка. Могут представиться случаи, когда в результате конкуренции мод выживает только один параметр порядка и, и возникающая структура определяется только одним вектором В других случаях в результате кооперативного действия мод происходит взаимная стабилизация некоторых комбинаций параметров порядка и. Примером конкурентного взаимодействия мод может служить образование конвективных валов при возникновении неустойчивости Бенара, примером кооперативного взаимодействия мод — образование шестиугольных ячеек при той же неустойчивости, [c.318]

Реальные апертурные излучатели даже на максимуме ДН имеют наклонную поляризацию, близкую к чисто линейной, и тем не менее возбуждают в принципе дискретный набор Е- и //-мод, с конкуренцией этих мод по мощности излучения. Разработанные излучатели позволя ют уменьшить конкуренцию //-мод к Е- (и наоборот) от величины развязки от 6 дБ до 40... 45 дБ, что позволяет реализовать дискретный набор "-мод от одной конструктивно апертуры при условиях принадлежности их фазового аргумента [c.49]

Конкуренция поперечных мод. При рассмотрении распределения поля по сечению резонатора и в дальней зоне можно отвлечься от распределения вдоль длины и иметь дело с группами мод, имеющих одинаковые поперечные индексы и разные аксиальные. Такие группы обычно именуются поперечными модами (см. также начало параграфа). [c.183]

Механизм конкуренции поперечных мод устойчивых и плоских резонаторов сходен с механизмом конкуренции аксиальных и здесь основной причиной многомодовой генерации является вызванная полями отдельных генерирующих мод неравномерность распределения инверсной населенности (однако уже не вдоль длины, а по сечению). Роль фигурирующей в теории конкуренции аксиальных мод недостачи коэффициента усиления (по сравнению с его значением в центре линии), зависящей только от аксиального индекса, теперь берут на себя связанные с поперечным индексом дифракционные потери. [c.183]

Процесс конкуренции поперечных мод в идеальном плоском резонаторе носит несколько иной характер. Основная причина отличий состоит в том, что при любых размерах сечения плоского резонатора его низшие моды отнюдь не уступают высшим по заполняемому их излучением объему среды (рис. 2.17). В результате даже в широкоапертурных плоских резонаторах и при интенсивной накачке среды моды высокого порядка оказываются неконкурентоспособными , и генерация осуществляется на небольшом числе низших мод. [c.186]

Конкуренция мод — подавление одних мод другими в автоколебат. системах — связана с тем, что конкурирующие моды черпают энергию на покрытие диссипативных расходов из общего источника. В результате одни моды создают дополнит, нелинейное затухание для других. Благодаря эффектам конкуренции и взаимной синхронизации колебаний в автоколебат. системах с большим числом степенен свободы (или даже бесконечным числом — в случае распределённых систем) возможно установление из нач. шума (нарастающих в результате развития линейных неустойчивостей флуктуаций на разл. частотах) реж]1ла регулярных периодич. А. Эффекты конкуренции и синхронизации оказываются принципиальными и для появления высокоорганизованных структур в нелинейных неравновесных средах. [c.14]

Собств. К. нелинейных систем менее доступны для классификации. Нелинейность систем с дискретным спектром собств. частот приводит к перекачке энергии К. по спектральным компонентам при этом возникают процессы конкуренции мод — выживание одних и подавление других. Дисперсии могут стабилизировать эти процессы и привести к формированию устойчивых простраиственпо-временпых образований, примерами к-рых в системах с непрерывным спектром являются солитоии. [c.401]

В активных колебат. Н. с., в к-рых возможно одно-вреи. существование мн. мод (типов) колебаний с разл. частотами, получающих энергию от общего источника, возникает явление конкуренции мод, т. к. связь между модами порождает зависимость нелинейного затухания или усиления каждой из мод от интенсивности других. Конкуренция мод приводит к тому, что в итоге превалирует одна из них и колебания автогенератора происходят на соответствующей ей частоте. Если. моды равноправны и связь их взаимна, то устанавливается режим генерации моды, преобладавшей вначале. В таких Н. с., как, напр., лазер, конкуренция мод происходит и во времени, и в пространстве, что приводит, в частности, к установлению в пространственно-симметричном протяжённом автогенераторе несимметричных в пространстве распределений поля с преобладанием одной из встречных волн. Это один из простейших примеров самоорганизации в Н. с.— возникновение пространственного порядка из нач. беспорядка и образование сложных пространствевных структур в однородных (протяжённых) неравновесных Н. с. (физ., хим., биологических и т. п.). Примерами самоорганизации в Н. с. являются конвективные ячейки жидкости, подогреваемой снизу, волны горения, волны популяций в экологич. системах, волновые возбуждения в сердечной ткани. [c.314]

Конкуренция мод при разгорании генерации и в ее стационарном режиме [c.168]

Хаотичность переходных пульсаций 1излучения частично объясняется тем, что в реальных лазерах интенсивности разных мод неодинаковы и в суммарном излучении кроме основного резонанса (Qo) появляются и низкочастотные. При возникновении флуктуаций переходные колебания совершаются уже на нескольких резонансных частотах, что н дает в итоге нерегулярность пульсаций. Время затухания пульсаций, так же как и в одночастотном лазере, составляет 2Tila. К хаотичности пульсаций могут приводить нелинейность колебаний интенсивности излучения лазера н конкуренция мод резонатора в активной [c.83]

Запуск лазера не требует специальных мер, кроме синхронизации времени накачки активной среды и нелинейного элемента. При выполнении пороговых условий генерация стартует с затравочного когерентного рассеяния пучков накачки вспомогательного лазера, которое усиливается в активной среде. Каждая частота накачки автоматически является собственной частотой ОВФ-резонатора, и на ней возникает генерация при выполнении пороговых условий. Кроме того, возможна генерация и на дополнительных частотах w ,- w2 / 4i (w2= 1, 2, 3,. ..), если они попадают в полосу усиления обращающего зеркала и для них выполнены пороговые условия с jnieTOM конкуренции мод. Внутрирезонаторные фазовые возмущения скомпенсированы только в njniKe / вых> выходящем сквозь обычное зеркало 3i, и остаются в пучке выходящем сквозь обращающее [c.191]

В случае однородно уширенной линии перехода различные моды получают энергию от одних и тех же атомов, что приводит к эффектам нелинейного взаимодействия (конкуренции) мод. Насыщение усиления до уровня потерь происходит быстрее для той моды, частота которой лежит дальше других от центра линии усиления. Продолжающийся рост поля дру- д 4 гих мод вызывает уменьшение усиле- спектральный контур линии уси-ния и приводит к затуханию этой ления [c.447]

Аксиально-симметричные оптические волокна, работающие в одномодовом режиме, на самом деле являются двумодовыми световода ш, поскольку в них могут распространяться две ортогонально-поляризо-ванные собственные моды [например, моды (ЬР ) 1 и (ЬРД в волокне со ступенчатым профилем показателя преломления]. Если оптическое волокно обладает идеальной структурой, то очевидно, что два поляризащюнных состояния вырождаются, т. е. соответствующие им постоянные распространения и /3 совпадают (главные оси J и волокна выбираются произвольным образом). В реальных условиях значения 0 и /Зу очень близки друг к другу, что может вызвать сильное взаимодействие двух ортогонально-поляризованных мод. В свою очередь это взаимодействие приведет к перекачке мощности (которая сопровождается процессом поляризационной конкуренции мод) на очень коротких расстояниях (от нескольких сантиметров до нескольких метров). [c.619]

Селекция мод с помощью круглой диафрагмы. Экран с круглыл отверстием, диаметр которого равен диаметру луча моды ТЕМоо, подавляет моды более высокого порядка, внося в то же время очень малые потери в основную моду. Такую диафрагму можно расположить как внутри, так и вне резонатора. Находясь внутри резонатора, она помогает ослабить эффекты, вызванные конкуренцией мод вне резонатора ее можно устаповить в фокусе лиизы, через которую пропущен луч (такая система используется для очистки луча в голографии или шлирен-фотографии). [c.332]

Конкуренция колебаний (мод), т. е. подавление одних колебаний другими, в автоколебат. системе возможна, когда эти колебания черпают энергию из общего источника. При этом одна из нарастающих мод организует дополнительное нелинейное затухание для других. При очень слабой связи между автоколебат. модами они сосуществуют, не подавляя друг друга. При достаточно сильной связи выживает одна из них. При изменении соответствующих параметров в системах с конкуренцией мод переход от режима генерации одной из мод к режиму генерации другой моды происходит скачком и характеризуется эффектом затягивания. Благодаря эффекту конкуренции оказывается возможным, в частности, создание на базе многомодовых резонаторов генераторов монохроматич. колебаний (см. Лазер). [c.9]

Основным аппаратом, который используется при исследовании нелинейных сред, является уравнением с часчными производными. В общем случае они описывают поведение системы с бесконечным числом степеней свободы. Однако, в нелинейной среде вблизи неравновесных фазовых переходов происходиг конкуренция быстрых и медленных мод. Медленные подчиняют быстрые. Так что н таких системах параметрами порядка являются моды с наибольшими характерными временами (бысфые моды). [c.35]

При р,, р >1 в слстеме возможна победа в борьбе за сущестиовапие любого из видов. При уменьшении же одного из параметров р , р2 до значения, меньшего 1, при произпольных нач. условиях будет выживать лишь вполне определ. вид (рис. 8, б). Аналогич. ур-ниями описывается конкуренция типов колебани (мод) в лазерах, структур разных типов, возникающих в жидкости при тепловой конвекции, и т. д. [c.211]

Ширина спектра излучения лазера с Р. д, зависит от режима работы лазера (импульсный или непрерывный), превышения над порогом генерации, конкуренции продольных мод и др. факторов. Так, в имнульсвок лазере с Р. д. ширина спектра генерации определяется эфф. полосой бЛр и длительностью импульса генерации Tj, в соответствии с ф-лой [c.318]

Рассмотренная последней пространственная конкуренщ я мод нередко оказывает существенное (или даже решающее) влияние не только на ширину спектра, но и на угловую расходимость излучения. Несмотря на это, в тех же книгах пространственной конкуренции не уделено должного внимания. Более того, там можно найти не только сообщение о том, что однородность уширения линии автоматически влечет за собой одномодовую генерацию [136], но и совершенно противоположные утверждения о столь же автоматическом выходе в генерацию всех мод, потери которых уступают величине ненасыщенного усиления (усиления, которое развивается при данной накачке в отсутствие генерации) [100]. Истина лежит где-то посредине. Отметим еще, что по сравнению с первыми двумя эффектами на характере пространственной конкуренции в большей мере сказываются индавидуальные особенности резонатора все это побуждает нас остановиться на данном вопросе немного подробнее. [c.178]

Перейдем к многомодовой генерации здесь общепринятой является модель, разработанная Тангом и Статцем в 1963—1964 гг. [210, 206]. В основе этой модели лежит предположение о том, что при одновременном возбуждении нескольких мод разности их частот достаточно велики для того, чтобы за период межмодовых биений инверсная населенность не успевала заметно измениться. Это предположение, которое при конкуренции аксиальных мод оправдьюается почти всегда, позволяет рассчитывать инверсную населенность, суммируя не амплитуды полей отдельных мод, а прямо их интенсивности. [c.180]

Вообще говоря, возникающая под воздействием полей отдельных генерирующих мод неравномерность распределения усиления по сечению вызывает определенную деформацию мод — изменение распределений полей и значений дифракционных потерь. Однако при анализе конкуренции поперечных мод их деформащ1ей обычно пренебрегают. Наиболее оправданным это является в случае устойчивых резонаторов, обладающих сравнительно малой чувствительностью по отношению к влиянию возмущений ( 3.2). С них и начнем более подробное рассмотрение. [c.183]

Теории конкуренций поперечных мод в неидеальных плоских резонаторах ввиду чрезмерной сложности задачи не существует. Нет аналогичной теории и для неустойчивых резонаторов, однако по совсем иным причинам механизм, вовлекающий в генерацию сразу несколько поперечных мод, здесь начисто отсутствует — применение широкоапертурного неустойчивого резонатора, как правило, надежно обеспечивает одномодовый режим генера1щи. [c.187]

Единственным заметным отличием временных характеристик излучения лезеров на неодимовом стекше с неустойчивыми резонаторами от характеристик работающих в пичковом режиме (гл. 3) аналогичных лазеров с плоскими резонаторами явилось сокращение длительностей пичков [62] это является следствием более быстрого установления колебаний ( 3.3). Интегральные по времени спектральные характеристики при устойчивых и плоских резонаторах оказались неразличимыми. Это и неудивительно спектральное распределение излучения является, по существу, распределением интенсивности между модами с различными аксиальными индексами ( 3.3). Во всей центральной зоне неустойчивого резонатора (область / на рис. 3.15), играющей основную роль в механизме генерации, имеют место те же интерференция двух встречных пучков и образование стоячих волн, что и в плоском резонаторе. Поэтому механизм пространственной конкуренции аксиальных мод в резонаторах обоих типов одинаков, несмотря на то, что в устойчивом резонаторе периферийная часть активного элемента (область//на том же рисунке) заполнена излучением, распространяющимся только в одну сторону (см. также в 4.4 о проблеме спектральной селекции в кольцевых резонаторах). [c.212]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...