Хаотическое излучение

ОДНОМОДОВОЕ НЕКОГЕРЕНТНОЕ (ХАОТИЧЕСКОЕ) ИЗЛУЧЕНИЕ [c.214]

Рассмотрим случай приема фотодетектором излучения, являющегося многомодовой суперпозицией когерентного и хаотического излучения. [c.236]

При отсутствии статистической зависимости между модами суперпозиции когерентного м хаотического излучений весовая, функция [22,26]. [c.236]

На практике вместе с полезным локационным сигналом от цели всегда присутствует аддитивный световой фон. Он порождается рассеянным в атмосфере солнечным излучением, свечением звезд него ночного неба и излучением, отраженным от различных посто ронних объектов, попадающих в поле зрения оптических систем Являясь следствием естественного хаотического излучения, времен пая реализация фона, возникающего вследствие рассеяния в атмо сфере, имеет явно выраженный случайный характер и обладает широким частотным спектром, который в пределах пропускания приемных оптических систем можно считать постоянным. С точки зрения временных свойств случайной реализации это означает, что ее значения оказываются практически б-коррелированы. [c.41]

Упорядоченный поток вынужденного излучения требует инверсной населенности, хаотическое излучение существует всегда, при любой населенности уровней. [c.13]

Немонохроматическое и хаотическое излучение [c.55]

Амплитуды хаотического излучения распределены по закону Гаусса. [c.81]

Теперь, вероятно, читатель убедился в том, что существует принципиальное различие в статистическом распределении числа фотоотсчетов в случае излучения высокостабильного одномодового лазера и в случае хаотического излучения тепловых источников. Это различие особенно ясно обнаруживается, если более детально исследовать флуктуации числа фотоотсчетов в обоих случаях, что мы и сделаем в следующем пункте. Однако ситуация оказывается более сложной, чем могло бы показаться с первого взгляда. Различие в распределениях числа фотоотсчетов для этих двух типов излучения не всегда велико. Более того, в видимой области электромагнитного спектра по распределению числа фотоотсчетов в большинстве случаев очень трудно определить тип излучения. Основным критерием различимости этих двух типов излучения, как будет показано, является параметр вырождения, который мы вскоре определим. [c.453]

Этот процесс сильно напоминает картину фазовых переходов в сверхпроводниках и ферромагнетиках. Действительно, в гл. 13 будет показано, что данная аналогия весьма тесная. Среди недавно открытых свойств лазерного излучения отметим следующее. При определенных условиях, а именно высоком уровне накачки и низком качестве резонатора, излучение лазера ведет себя хаотически. Хаос в лазерном излучении является совершенно новым состоянием света, и его не следует смешивать с так называемым хаотическим излучением тепловых источников. Как мы увидим, свет [c.43]

В гл. 7 мы видели, что при фазовой и частотной синхронизации мод появляются новые эффекты. Возникают, например, сверхкороткие импульсы, которые, однако, являются пока очень регулярными. В этой главе речь пойдет о том, какие еще типы поведения были обнаружены или могут ожидаться в лазере. Один из самых удивительных результатов — хаотическое лазерное излучение . Поиски этого нового типа поведения были обусловлены определенными аналогиями в динамике лазерного излучения и гидродинамике. К сожалению, термин хаос (или хаотическое излучение ) может иметь двоякий смысл, и во избежание недоразумений мы должны отметить это прежде всего. В традиционной оптике хаотическим иногда называют излучение тепловых, т. е. термически возбужденных, атомов. В этом случае никакой генерации нет. Атомы накачиваются лишь очень слабо. После возбуждения каждый атом спонтанно начинает испускать волновой цуг. Поскольку акты спонтанного испускания совершенно не коррелированы, создается полностью случайное световое поле. Ни скоростные уравнения, ни введенные выше полуклассические уравнения не позволяют адекватно описать спонтанное испускание. Тут необходимо чисто квантовое описание, и мы вернемся к этому вопросу в следующей главе. А пока что на.м нужно только помнить об одно.м важном обстоятельстве. Случайность, или хаотичность, излучения здесь создается флуктуациями, обусловленными квантовой природой спонтанного испускания. [c.204]

В данной главе мы будем иметь дело со вторым, совсем иным, типом хаоса. Мы будем исходить из полуклассических уравнений для лазера, которые, очевидно, являются детерминированными и никаких флуктуаций заранее не содержат. Тем не менее мы увидим, что решения уравнений соответствуют излучению, которое ведет себя случайным образом. Однако это случайное поведение отличается от той хаотичности, о которой мы говорили в связи с тепловым излучением здесь большое число атомов, действуя когерентно, дает хаотический лазерный свет. Данная глава посвящена этому новому типу хаотического излучения. Сначала мы приведем пример, а затем обсудим критерии, на основе которых можно решать, является ли излучение хаотическим или, допустим, только квазипериодическим. После этого поговорим о некоторых простых механизмах, которые могут привести к генерации хаотического света. В заключение покажем, что возможны разные пути установления хаоса, начинающиеся с обычного одномодового режима лазера. [c.204]

Численные исследования показывают, что для выполнения условия (8.11) мощность накачки в лазере должна быть очень велика. В связи с этим, после того как была продемонстрирована принципиальная возможность излучения хаотического лазерного света, начались поиски других механизмов, которые позволили бы получить хаотическое излучение от лазера при более низкой мощности накачки. Основная идея состоит в том, чтобы свести уравнения лазера (8.3) — (8.6) к более простым уравнениям путем, например, адиабатического исключения поляризации, но ввести при этом какой-либо модуляционный эффект, оставляя полное число переменных равным трем. В теоретических работах рассматривались следующие эффекты модуляции а) временная модуляция потерь резонатора б) вре.менная модуляция инверсии йд, в) инжекция мо [c.209]

Характеристические свойства уравнения движения операторов динамической системы, находящейся под влиянием диссипативной системы, можно представить на простых конкретных моделях. В дальнейшем изложении мы будем описывать динамическую систему в одном случае как гармонический осциллятор (эта модель уже использовалась для приближенного рассмотрения молекулярных колебаний), а в другом случае как двухуровневую систему. Для диссипативной системы мы в обоих случаях исходим из модели системы излучающих осцилляторов, находящихся в тепловом равновесии. В соответствии с этим они создают в том месте, где находится атомная система, хаотическое излучение. Взаимодействие между атомной и диссипативной си- [c.110]

Механизмы, ведущие к хаотическому излучению, могут быть различными. Например, хаотическое излучение возникает при тепловом излучении в этом случае следует подставить известное выражение [c.146]

Таким способом можно, в частности, охватить следующие важные типы полей излучения описанное в разд. 1.22 хаотическое излучение, излучение идеализированного лазера (при подходящих условиях это излучение приближенно моделируется излучением лазера при значительном превышении порога), а также суперпозицию этих двух излучений, создаваемую лазером при не слишком большом превышении порога. Соответствую- [c.154]

До создания Л. когерентные эл.-магн. волны существовали практически лишь в радио диапазоне, где они возбуждались генераторами радиоволн. В оптич. диапазоне имелись лишь некогерентные источники, излучение к-рых представляет суперпозицию волн, испускаемых множеством независимых микроскопич. излучателей. В этом случае фаза результирующей волны изменяется хаотически, излучение занимает значит, диапазон X и обычно не имеет определённого направления в пр-ве, [c.337]

Именно такие спонтанные процессы излучения и происходят в нагретых телах. Нагрев переводит часть атомов в возбужденное состояние и при переходе в нижние состояния они излучают свет. Это излучение атомов происходит независимо друг от друга. Кванты света хаотически испускаются атомами в виде так называемых волновых цугов, которые не согласованы друг с другом во времени и имеют различную фазу. Поэтому спонтанное излучение некогерентно. [c.119]

В заключение —вопрос для размышлений. В антеннах передающих радиостанций мы возбуждаем колебания электронов специально для того, чтобы получить излучение электромагнитной энергии. Спрашивается, будут ли излучать электроны, совершающие хаотические колебания в проводниках И если да, то откуда они берут для этого энергию и куда она девается [c.48]

Поглощение света с точки зрения классической теории. Под действием электрического поля световой волны с круговой частотой со отрицательно заряженные электроны атомов и молекул смещаются относительно положительно заряженных ядер, совершая гармоническое колебательное движение с частотой, равной частоте действующего поля. Колеблющийся электрон, превращаясь в источник, сам излучает вторичные волны. В результате интерференции /j падающей волны со вторичной в среде возникает волна с амплитудой, отличной от амплитуды вынуждающего поля. Поскольку интенсивность есть величина. Рис. 11.10 прямо пропорциональная квадрату амплитуды, то соответственно изменится и интенсивность излучения, распространяющегося в среде другими словами, не вся поглощенная атомами и молекулами среды энергия возвращается в виде излучения — произойдет поглощение. Поглощенная энергия может превратиться в другие виды энергии. В частности, в результате столкновения атомов и молекул поглощенная энергия может превратиться в энергию хаотического движения — тепловую. [c.279]

В случае свечения газоразрядной плазмы низкого давления проявляется хаотическое тепловое движение атомов. Из-за эффекта Доплера (см. 7.3) излучение каждого из них следует характеризовать своей частотой. [c.188]

Подсчитаем давление излучения внутри большого кубического сосуда с ребром L, содержащего большое число фотонов с суммарной плотностью лучистой энергии J. Мы предполагаем, что фотоны движутся хаотически, так что в среднем треть фотонов движется параллельно каждому ребру куба. В единицу времени фотон ударяется о заданную грань куба в среднем /6L раз. Изменение импульса за один удар составляет 2 /с. Усредненная по времени сила, действующая на одну грань, будет [c.391]

В приведенном примере модуляция амплитуды происходила по простому синусоидальному закону. В реальных явлениях обычно модуляция происходит более сложным образом, вообще говоря, нерегулярно (хаотическая модуляция). Так, в любом источнике света излучение отдельных атомов, составляющих источник, нерегулярно меняется как по амплитуде, так и по фазе, испытывая хаотическую модуляцию ). [c.35]

Важное отличие матового стекла от самосветящегося источника света состоит в следующем фазовые соотношения между световыми колебаниями в разных точках матового стекла нерегулярны, но неизменны во времени. Поэтому зернистая структура освещенности экрана также постоянна во времени. В случае же самосветящегося источника разность фаз колебаний в двух каких-либо точках его поверхности будет быстро изменяться, что приведет, очевидно, к хаотическому движению зерен и исчезновению зернистой структуры при экспонировании в течение достаточно большого интервала времени. Поэтому при использовании самосветящихся объектов в обычных условиях, с инерционными приемниками излучения, мы не наблюдаем зернистой структуры. Можно сказать, что фотографии, полученные с помощью матового стекла, отвечают мгновенному распределению освещенности, возникающей в случае самосветящихся источников. [c.110]

Кратко обсудим нелинейные явления, приводящие к возникновению сверхкоротких импульсов в лазерах с поглощающим элементом внутри резонатора. Пусть создана инверсная заселенность уровней в активном элементе лазера и происходит усиление спонтанного излучения. Ввиду случайного характера актов спонтанного испускания амплитуда поля хаотически изменяется во времени и от точки к точке ) (рис. 40.20, а). Амплитуда поля имеет вид набора случайных по величине и случайно расположенных выбросов . На перво,VI этапе развития генерации, когда мощность излучения еще невелика, фильтр ослабляет все выбросы в равной мере. С течением времени все большее число атомов возбуждается, и энергия [c.814]

Свет, испускаемый каким-либо отдельно взятым элементарным излучателем (атомом, молекулой), в каждом акте излучения всегда поляризован. Но макроскопические источники света состоят из огромного числа таких частиц — излучателей, а пространственная ориентация векторов электрического и магнитного по ей, а также моменты актов испускания света отдельными частицами в большинстве случаев распределены хаотически. Поэтому в общем излучении направление векторов электрического и магнитного полей непредсказуемо. Подобное излучение называется неполяризованным, или естественным светом. [c.8]

Источники энергии СВЧ. Электромагнитные волны СВЧ могут быть генерированы как в виде монохроматических (когерентных) поляризованных колебаний, так й в виде некоге-рентного, хаотического излучения, обусловленного тепловым движением атомов и молекул. Для неразрушающих методов контроля применяют в основном когерентное поляризованное излучение. [c.211]

Полученное отношение правдоподобия соответствует случаю обнаружения неиогерентного сигнала на фоне некогерентного хаотического излучения, который рассматривается ниже. [c.62]

Поскольку яс1ос1ф — элемент площади, формула (13.8) показывает, что амплитуды а 1) распределены по гауссову закону (13.9).Это распределение справедливо для любого источника хаотического излучения. Поэтому свет от хаотического источника называют часто гауссовым. [c.80]

В качестве примера рассмотрим так называемое хаотическое или гауссо во излучение. Это есть то излучение, для которого при условии фиксированного среднего числа частиц энтропия 5 = —5р р 1п р имеет максимум. Если теперь рассматривать только одну моду, то вариационное исчисление дает для хаотического излучения следующий оператор плотности [c.145]

Таким образом, среднее число сигнальных фотонов возрастает по экспоненциальному закону это означает, что происходит параметрическое усиление. Коэффициент временного усиления 2 v пропорционален модулю амплитуды волны накачки. При положенных в основу предположениях область значений / ограничена сверху условием, чтобы число генерируемых сигнальных фотонов не было слишком большим, т. е. чтобы не происходило ощутимого ослабления волны накачки. Среднее число сигнальных фотонов в момент времени 1 пропорционально величине 31. Рассмотрим сначала в формуле для этой величины последнее слагаемое, содержащее произведение сигнальной и холостой компонент. Это слагаемое исчезает в следующих случаях если вначале вообще нет сигнальных фотонов и фотонов холостой волны если вначале сигнальные фотоны и фотоны холостой волны, хотя и присутствуют, но одна из волн и и обе волны имеют статистически неопределенную фазу. Последний случай реализуется в состояниях с фиксированным числом частиц или при хаотическом излучении (ср. разд. 1.22). С другим предельным случаем мы встречаемся, если как сигнальная, так и холостая волны могут быть описаны глауберовским состоянием (ср. п. 1.314). Тогда обсуждаемое слагаемое равно [c.347]

В разд. 1.22 было показано, что хаотическое излучение следует рассматривать как важный предельный случай. Свойства этого излучения полностью определяются требованием, чтобы энтропия поля принимала максимальное значение при дополнительном условии постоянства среднего числа фотонов в различных модах. Заключения о свойствах многомодовой системы легко вывести из свойств одномодовой системы, поэтому в дальнейшем мы будем ориентироваться на одномодовую систему. Оператор плотности может быть взят из уравнения (1,22-17). Квазивероятность (р), применяемая при представлении с помощью глауберовских состояний, задана в уравнении (1.31-25а) отсюда следует, что фазы комплексных амплитуд распределены равномерно, тогда как модули этих амплитуд распределены нормально, т. е. имеют гауссово распределение. Нормально упорядоченная корреляционная функция , т+п) [ср. уравнение (1.33-14)] обращается в нуль при тфп, а в остальных случаях представима с помощью корреляционной функции низшего порядка. [c.454]

Как уже отмечалось, реальные источники света не излучают строго монохроматические волны. Это связано с тем, что излучения атомов должны затухать из-за потери энергии на излучение. Кроме того, если даже отдельные атомы источника излучали бы идеально монохроматические волиы в покоящемся (относительно наблюдателя) состоянии, то наличие непрерывного хаотического движения атомов приводит к хаотической модуляции колебаний вследствие эффекта Допплера — атомы, приближающиеся к точке наблюдения и удаляющиеся от нее, посылают к точке наблюдения разные ча- [c.70]

Однако утверждение о высокой монохроматичности лазерногх) излучения нуждается в уточнении. Ниже будет показано (см. 1.6, 5.7), что в силу ряда причин линия любого излучателя будет уширена. Для газовых лазеров He—Ne, Аг" и др. это уширение обусловлено хаотическим тепловым движением атомов (эффект Доплера) и будет определяться длиной излучаемой волны, температурой газа и массой его атомов (см. 7.3). Но ггри исследовании излучения такого лазера (гриборами вьк окого разрешения (см. 5.7) можно показать, что вся излучаемая энергия сосредоточена в нескольких аномально узких линиях внутри контура усиления — продольных модах, соответствующих определенным типам колебаний (рис. 1.10,а). Физическая причина [c.35]

Применяя какое-либо поляризационное устройство, можно выделить из неполяризованного света колебания вполне определенного направления и затем оперировать ( таким линейно поляризованным излучением. Из 1.1 следует, что можно рассматривать неполяризованный свет как сумму двух взаимно перпендикулярных линейно поляризованных колебаний, у которых сдвиг фаз 6 за время наблюдения хаотически меняется. Эллиптическая поляризация, излучения возникает в тех случаях, когда этот сдвиг фаз Л искусственно м(лж,но сделать постоянным во времени. При 6 -- О эллиптическая поляризация вырождается в линейную. В 5.2 мы вернемся к рассмотрению этих явлений, которые могут быть хорошо проил-июстрированы на опыте. [c.37]

Необходимо разобраться еще в одном вопросе как учесть неизбежное затухание колебаний осциллятора Физические причины, приводящие к затуханию излучения и связанному с ним уши-рению спектральной линии, были обсуждены выше (см. гл.1). Они сводятся к потере энергии вследствие излучения, к столкновениям, тушащим колебания осцилляторов, и к хаотическому тепловому движению атомов эффект Доплера). При феноменологическом описании можно объединить все эти разнородные процессы, вводя убывающую во времени амплитуду затухающей волны (что эквивалентно использованию комплексного показателя преломления). При составлении уравнения движения осциллирующего электрона для учета затухания нужно ввести тормозящую силу. Запишем ее в виде -gr, где g — некий коэффициент частное от его деления на массу электрона обозначают у и называют коэффициентом затухания. [c.140]

Как известно, современные источники УКВ-излучения испускают линейно поляризованные волны. На пути в олны, испускаемой клистроном /. й 3 см), ставится небольшая картонная коробка, заполненная хаотически расположенными отрезками спирали из медной изолированной проволоки (диаметр 4—5 мм, длина каждого отрезка около 10 мм). Рупор приемника излучения составляет угол п/2 с рупором излучателя, и до введения коробки, наполненной отрезками спиралей, сигнал не рет истри-руется ( скрещенные излучатель и приемник). Введение коробки приводит к появлению отчетливого сигнала (синусоида на экране осциллографа). Повернув рупор приемника на некоторый угол vy, можно снова погасить этот сигнал. Так доказывается, что наблюдается именно вращение плоскости поляризации. Но, более того, в другую такую же картонную коробку набрасывают отрезки спирали совершенно тех же размеров, но намотанные в другую сторону (спирали намотаны на левый винт). Введение такой коробки между излучателем и приемником приводит к повороту плоскости поляризации на тот же угол v(/, но в другую сторону. Таким образом, в эксперименте моделируются правое и левое вращения плоскости поляризации двумя модификациями асимметричных молекул (стереоизомеров) одного и того же аморфного вещества. [c.160]

Для того, чтобы сравнить оценку Lkoi- по формуле (5. 54) с дан ными опыта, надо выбрать определенный источник света. Пуегь интерферометр освещается излучением газоразрядной плазмы низкого давления, когда столкновениями можно пренебречь, а основной причиной уширения спектральной линии служ1гг хаотическое тепловое движение излучающих атомов. Механизм этого доплеровского уширения рассмотрен в гл. 7, а сейчас мы ограничимся некоторыми простыми оценками. [c.232]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...