Накачки интенсивность

Свойство диссипации энергии на самом-то деле привычно нам, даже исходя из обыденного опыта, и оно чрезвычайно важно. Внезапные физические нагрузки заставляют наш организм работать в более интенсивном режиме. При этом происходит накачка в него энергии за счет сжигания пищи, аналогичная подаче дополнительной порции топлива при резком разгоне автомобиля. Как только нагрузка прекращается, скажем, мы пробежали стометровку и отдыхаем, организм включает механизмы диссипации дополнительной энергии, подведенной при беге. Сердечные мышцы начинают сокращаться все медленнее, кровь насыщается кислородом, замедляются реакции обмена. Если бы не было механизма диссипации, подобная накачка энергии приводила бы биологические системы к смерти вскоре после их рождения. [c.101]

Рис. 3,6.6. Зависи.мость населенностей уровней / и 2 трехуровневой системы от интенсивности накачки в канале / 3

Формула (35.24) описывает зависимость коэффициента усиления излучения частотой V2l от интенсивности радиации накачки в канале 3 1. Она справедлива только при малых значениях плотности радиации 21 частотой V2l. Если же 21 начнет расти, то будет уменьшаться. В этом случае [c.277]

Населенности уровней / и 2 генерирующей трехуровневой системы не зависят от интенсивности накачки (см. рис. 35.6,2,3), а определяются пороговым значением интенсивности накачки н ак. Действительно, в условиях генерации [c.279]

Из этих формул видно, что 1 и 2 определяются только отношением коэффициента потерь к предельному коэффициенту усиления 5 и не зависят ни от интенсивности накачки, ии от интенсивности генерации. [c.279]

Мощность лазерного излучения зависит не только от интенсивности накачки, но и от длительности импульса генерации. Рассмотрим на примере квантового генератора на рубине, как можно увеличить мощность его из- [c.282]

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]

Диаграмма энергетических уровней ионов хрома в рубине представлена на рис. 35.11. Рубин имеет две основные полосы поглощения зеленую (Я = 5500 А) и фиолетовую (Я = 4200 А). Благодаря этим полосам в рубине происходит интенсивное поглощение света накачки (переходы 1- - з и 1 4). При этом часть ионов Сг + переходит из основного состояния А] в возбужденные состояния Ез и Ец. Некоторые из возбужденных ионов вновь возвращаются в основное состояние, но большая часть их безызлучательно переходит в метастабильное состояние Е2. [c.285]

Баланс энергии в некоторых нелинейных взаимодействиях такой, что энергия передается от интенсивной волны (волна накачки) волнам двух более низких частот. Если такая накачка настолько интенсивна, что она способна скомпенсировать потери, то нет необходимости подавать эти два низкочастотных сигнала извне, поскольку они могут возникнуть внутри среды, нарастая от уровня щумов. Таким образом можно получить перестраиваемый источник, называемый параметрическим генератором света. [c.306]

Нерегулярный, хаотический характер пичков, наблюдающийся в реальных случаях, можно объяснить следующим образом. Каждая мода имеет определенную пространственную структуру и черпает энергию в основном в тех областях кристалла, где напряженность ее поля велика. Поэтому каждая мода обладает в какой-то степени своим запасом инверсной населенности. Опыт показывает, что в каждом пичке происходит возбуждение малого количества продольных мод и в большинстве случаев лишь одной поперечной моды. Перескок генерации с одних мод на другие приводит к неравномерности временных интервалов, разделяющих пички, и к хаотическим пульсациям их интенсивности. Значительную роль в нарушении регулярности пичков играют пространственно-временные флуктуации накачки и неоднородности кристалла, вследствие которых различные участки кристалла не дают одновременной генерации. Спектральная ширина излучения отдельного пичка составляет 0,01—0,05 см . Полная спектральная [c.297]

Будем в дальнейшем считать, что амплитуда одной из взаимодействующих волн значительно превосходит амплитуды двух других. В этом случае в укороченных уравнениях (12.4.7) амплитуду интенсивной волны можно считать заданной (приближение заданного поля). В приближении заданного поля изменение емкости линии (или любого другого параметра) происходит только под воздействием мощной волны накачки. Изменение же емкости приводит к параметрическому взаимодействию менее интенсивных волн. [c.388]

Рассматривая принцип действия лазера, было принято, что уровень 2 начальный, а уровень 1 конечный данного лазерного перехода. Создание состояния инверсной населенности в двухуровневой системе с помощью внешней накачки весьма затруднительно вследствие равенства В 2 = 21- Для получения инверсной населенности Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым была предложена трехуровневая система (рис. 33, а). При интенсивной накачке происходит поглощение, вызывающее переходы с основного уровня / на уровень 5, вследствие чего уменьшается населенность уровня I и возрастает населенность уровня 3. Спустя некоторое время, часть частиц возвращается на уровень /, а часть переходит на уровень 2. При этом скорость перехода частиц с уровня 3 на уровень 2 больше, чем с уровня 2 на уровень 1. В результате на уровне 2 происходит накопление [c.62]

Так как общая концентрация ионов активатора А/ /V + -I Ь Л/я, чтобы получить инверсную населенность Л 2> надо возбудить больше половины их накачкой очень высокой интенсивности. [c.64]

Этого недостатка лишена четырехуровневая система рис. 32, б, в которой генерация осуществляется за счет переходов между мета-стабильным уровнем 3 и незаселенным уровнем 2. Для выполнения этого условия частицы не должны переходить с уровня / на уровень 2 вследствие взаимодействия с тепловыми колебаниями решетки матрицы. При выполнении этого условия заселенность уровня 2 очень мала и эффект генерации наблюдается при малой интенсивности накачки. Четырехуровневую систему реализуют, используя в качестве активаторов ионы редкоземельной группы элементов периодической системы. [c.64]

Дальнейшее увеличение интенсивности накачки уже не сможет изменить создавшегося положения, так как в случае равенства iVj = произведение B Uy,N будет равно Во и М , при любом значении и . Отсюда следует, что в такого рода двухуровневой системе под действием световой накачки получить инверсию невозможно. Для осуществления инверсии необходимо иметь по крайней мере три уровня. В твердотельных лазерах используются вещества, работающие как по трех-, так и по четырехуровневой схеме. К первым относятся лазеры на рубинах, ко вторым — лазеры, в которых в качестве рабочего тела используются стекла с примесью неодима. [c.20]

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]

А. л,с, основана на эффекте нелинейного взаимодействия интенсивного лазерного излучения и оптич, среды. Мощное излучение накачки нарушает термо-динамич. равновесие н среде, наводит корреляции между образующими её частицами, возбуждает определ, внутр. движения в них и т, п., а более слабое зондирующее излучение выявляет наведённые возмущения и кинетику их затухания. [c.38]

КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА — область физики, охватывающая исследования методов усиления, генерации и преобразования частоты эл.-магн. колебаний и волн (в широком диапазоне длин волн, включающем радио- и оптич. диапазоны), основанных на вынужденном излучении или нелинейном взаимодействии излучения с веществом. Осн. роль в К. э. играют вынужденное испускание и положит, обратная связь. В обычных условиях вещество способно лии1ь поглощать или спонтанно (самопроизвольно и хаотически) испускать фотоны в соответствии с Больцмана распределением частиц вещества по уровням энергии. Вынужденное испускание при этом не существенно. Оно начинает играть роль лигнь при отклонении ансамбля микрочастиц от распределения Больцмана. Такое отклонение может быть достигнуто воздействием эл.-магн. поля, электронным ударом, неравновесным охлаждением, инжекцией носителей заряда через по-тенц. барьер в полупроводниках и т. п. В результате таких воздействий (накачки) поглощение эл.-магн. волн веществом уменьшается и при выравнивании населённостей на. энергетич. уровнях, подвергающихся действию накачки, интенсивности поглощения и вынужденного испускания сравниваются и взаимно гасятся. При этом эл.-магн. волна, частота к-рой резонансна но отношению к частоте перехода между этими, энергетич. уровнями, распространяется в веществе без поглощения. Такое состояние наз. н а-сыщением перехода. [c.319]

Схема оптического квантового генератора с вихревым охлаждением активного элемента — излучателя показана на рис. 6.10. Активный элемент I размещен в оправках на оси камеры энергоразделения 2, изготовленной из прозрачного материала — кварцевого стекла. Сжатый газ подается в полость камеры энер-горазделения через тангенциальное сопло в виде интенсивно закрученного потока. На удаленном от соплового ввода конце камеры энергоразделения установлен щелевой диффузор 3. Ось вихревой трубы совмещена с одной из фокальных осей эллиптического отражателя 4. В другой его фокальной плоскости под камерой энергоразделения 2 размешена лампа накачки 5. Эллиптический отражатель 4 имеет зеркальную внутреннюю поверхность. Регулирование интенсивности охлаждения излучателя осуществляется сменой работы вихревой трубы путем изменения щелевого зазора при перемещении подвижной щеки диффузора. Время выхода оптического генератора на установившийся режим определяется теплогенерационными свойствами охлаждаемого активного элемента-излучателя. [c.296]

V Интенсивность лазерного излучения. При увеличении мощности накачки увеличивается интенсивность лазерного излучения. Однако такое увеличение имеет предел. Это обусловлено тем, что по мере увеличения чггсла атомов в метастабпльном состоянии возрастают процессы спонтанного излучения, в результате чего, уменьшается инверсия налесснности, приводящая к уменьшению интенсивности излучения. Энергия излучения рубиновых лазеров по сравнению с газовыми больше и может достигнуть 10 Дж и более, что связано с большей концентрацией активных атомов в рубине, чем в газе. Из-за очень малой длительности излучения в рубиновых лазерах такая энергия создает мощность порядка 10 Вт/см . [c.388]

Если же накачка осуществляется мощным импульсным лазером с пиковой интенсивностью порядка 100 МВт/см , то интенсивность и направленность рассеянного излучения старювятся достаточно высокими — мощность свечения экспоненциально зависит от размеров кристалла и мощности падающего света. Эффект в этом случае называют параметрической сверхлюминесценцией . Наконец, если [c.411]

Допустим, что система электронных уровней возбуждается интенсивным световым потоком ак (радиация накачки) в канале /- 3. В этом случае куц кт и, следовательно, влияние теплового излучения можно не учитывать. Кроме того, будем считать, что Рз2 Рз1 и 31 Р21- Первое из этих допущений определяет метаста-бпльность (долгоживучесть) уровня 2. С учетом данных предположений формулы (35.22) становятся проще [c.276]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

Параметрический генератор света. Поместив нелинейный кристалл в оптической резонатор, можно превратить параметрическое рассеяние в параметрическую генерацию света. Будем рассматривать скалярный синхронизм — когда волновые векторы (как волны накачки, так и обеих иереизлученных световых волн) направлены вдоль одной прямой эта прямая есть ось резонатора. Ориентируем нелинейный кристалл внутри резонатора таким образом, чтобы направление синхронизма для некоторой конкретной пары частот odj и — oj совпадало с осью резонатора, и введем в резонатор вдоль его оси интенсивную когерентную световую волну накачки частоты ш. Для выполнения условия синхронизма надо позаботиться о поляризации волны накачки. Возможна ситуация, когда волна накачки и одна из переизлученных волн — необыкновенные, а другая переизлученная волна — обыкновенная. [c.236]

Здесь [...] — выражение в квадратных скобках из (12.2.17) (Ша — интервал телесного угла, в пределах которого направлен импульс фогона уз. Выражение (12.2.18) описывает вероятность процесса, в котором при взаимодействии с электроном двух излучений (интенсивного излучения накачки Л 1 и излучения сигнала N ) рождается излучение на частоте 3=(0i—to . Чем выше интенсивность излучения иакачки, тем больше вероятность процесса (dw Ni). Чю же касается излучения сигнала, то оно может быть относительно слабым dw-- (Nприсутствие этого излучения [c.283]

Иттриево-алюминиевый гранат. Кристалл YgAljOia активируют ионами неодима, а также двойными примесями — Сг , Но + — и др. При введении неодима последний замещает в решетке граната трехвалентный иттрий. Наиболее интенсивная линия в сйектре люминесценции при температуре 77° К наблюдается при основной волне 1,0648 мкм,. Время жизни метастабильного состояния при концентрации Nd + около 3% составляет 200 мксек. Кристаллы с трехвалептными редкоземельными ионами имеют относительно узкие полосы поглощения, что затрудняет процесс накачки. Для повышения эффективности накачки вводят дополнительные элементы (сенсибилизаторы), передающие свою энергию возбуждения ионам-активаторам. Например, [c.221]

Твердые вещества имеют широкие полосы поглощения и для накачки целесообразно использовать газоразрядные лампы с широким спектром излучения. Газообразные вещества имеют относительно узкие и весьма интенсивные линии поглощения и возбуждаются нередко с помощью газового разряда в самой активной среде, — т. е. в газе. Для газовой смеси удается получить высокую инверсию населенности при определенном режиме газового разряда. К таким средам относятся смеси гелия и неона, гелия и ксенона, неона и кислорода, аргона и кислорода и др. Обычно газовая среда состоит из двух газов, в которой активным является один из газов, а второй лишь используется для не-, редачи энергии накачки к частицам активного газа например, в ге-лийнеоновом ОКГ в состав смеси входит гелий Не и неон Ne в соотношении 10 I давление составляет 1 мм рт. ст. Источником стимулированного излучения служат атомы неона. Возбуждение достигается либо с помощью высокочастотного генератора, либо с помощью тлеющего разряда в трубке при высоком постоянном напряжении. Возбужденные атомы гелия с большим временем жизни, 1000 мксек, передают при столкновениях свою энергию атомам неона. В смеси азота с углекислым газом излучательные переходы совершаются между уровнями молекул СОз, а возбужденные атомы азота лишь передают свою энергию углекислому газу. В генераторах на аргоне генерация возникает при дуговом разряде в аргоне. Возможно использование и других газов. — [c.223]

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]

Управляя мощностью и энергией лазерного излучения, следует регулировать их по возможности плавно в пределах интервалов, необходимых для решения задачи. Для этого прежде всего может быть использована модуляция интенсивности по накачке в газовых лазерах — за счет изменения тока разряда, в инжек-ционных полупроводниках — за счет изменения тока накачки, в твердотельных — за счет изменения тока разряда в лампах. Таким образом, мощность и энергия излучения могут регулироваться в широких пределах, начиная от порога генерации до максимального значения. Однако при изменении интенсивности накачки одновременно с изменением мощности луча изменяются и другие его параметры — модовый состав излучения и распределение интенсивности по поперечному сечению луча. В твердотельных лазерах при изменении энергии накачки сильно изменяется временная структура. [c.70]

Здесь 7J/ j(w4 (Oi, Шз) — компоненты тензора нелинейной оптич. восприимчивости (см. Поляризуемость) 3-го порядка (i, j, к, L — индексы декартовых координат) частота исследуемого сигнала (Oi является алгебрам ч, суммой частот, вводимых в среду полей (Oi, Oj, og (т. о. 0i=(0i-l-(j)2-f Шз), нек-рые из к-рых могут оказаться отрицательными. D — численный коэф., учитывающий возможное вырождение среди частот а,,. . ., СО4. Одно или неск. полей ,(m ) (а=1, 2, 3), вводимых в среду, могут быть сильными (накачка), остальные — слабыми. При приближении одной из частот (Oj,. . ., (04 либо одной из их линейных комбинаций ( o)i IfOjI, Шг1 (йз1 и т.п.) к частоте разрешённого квантового перехода в исследуемой среде компоненты нелинейной восприимчивости x fki испытывают дисперсию. Соответственно, испытывают дисперсию и параметры зл.-магп. волны, источником для к-роп служит нелинейная поляризация (1). Стационарная когерентная А. л. с. с использованием лазерного излучения относительно невысокой интенсивности (для к-рого в разложении поляризации существен [c.38]

N2. Это пока единств, случай генерации па электронных переходах молекулярного пона. Наиб, интенсивна зенерацпя с Я=427,8 ни. Осн. механизм накачки верхних лазер)1ых уровней — перезарядка па ионе Не +. [c.385]

При дальнейще и увеличении мощности (энергии) накачки населённость накачиваемых энергетич. уровней инвертируется, т. е. на верх, энергетич. уровне оказывается больше частиц, чем на нижнем [инверс т населённостей). В этом случае вынужденное испускание оказывается более интенсивным, чем резонансное поглощение. Вещество, в к-ром получают инверсию населённости, наз. активным (а к т и в п а я среда). В результате вынужденного испускания возникают фотоны, точно совпадающие по частоте, фазе, направлению и поляризации с фотонами вынуждающего ноля. Поэтому волна усиливается по мере распространения в активной среде. Так возникает в К. э. усиление эл.-магн. волн за счёт энергии, подводимой [c.319]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...