Ширина полосы частот и когерентность

Временная и пространственная когерентность лазерного источника, используемого для записи голограммы и восстановления с нее изображения, определяет не только свойства полученной голограммы, но также то, насколько сложной будет конфигурация оптической системы, применяемой для записи голограммы. Временная когерентность связана с конечной шириной полосы частот излучения источника, а пространственная когерентность — с его конечной протяженностью в пространстве. В газовом лазере временная когерентность определяется временными (или продольными) и пространственными (или поперечными) модами лазерного резонатора. Самая высокая степень как пространственной, так и временной когерентности получается в режиме одномодовой генерации. В 2.3 приведены точные математические определения временной и пространственной когерентности источников света и их влияние на процессы записи голограмм и восстановления с них изображения. [c.287]

Это можно уточнить, если использовать теорему интерполяции гл. 2, 7 полоса пространственных частот, пропущенных оптическим прибором, ограничена в результате изображение будет полностью известно, если будет известна освещенность в конечном числе точек, надлежащим образом выбранных. Предположим, например, что прибор -обладает квадратным зрачком, сторона которого видна из центра плоскости изображений под углом 2 а (фиг. 97) пропущенные пространственные частоты не будут превышать по модулю предельную величину 2 а Д, и общая ширина полосы пропускания будет равна 4 а 1%. Теорема интерполяции, распространенная на случай двух измерений, позволяет показать, что изображение будет полностью известно, если известны значения освещенности /[у, z ) в точках, расположенных в узлах (вершинах) квадратиков со стороной Я/4а (см. фиг. 97). Иначе говоря, функция 1 у, z ) зависит от конечного числа параметров. На единице поверхности в плоскости у, z достаточно знать значение освещенности в точках, число которых равно Л =16а /Я . Можно показать, что в случае когерентного [c.211]

Ходящего источника несущих электромагнитных колебаний. Ранее существовавшие источники давали широкий спектр с очень малой мощностью, приходящейся на отдельные частоты колебаний. Световые волны не были когерентными, а это исключало использование их для передачи сложных сигналов, требующих модуляции излучения. Положение резко изменилось с появлением лазеров. Когерентность и монохроматичность лазерного излучения позволяют модулировать и детектировать луч таким образом, что используется вся ширина оптического диапазона. Оптический участок спектра гораздо шире и вместительнее, чем радиоволновой. Покажем это простым расчетом. Подсчитаем, какое количество информации можно передать одновременно по оптическому каналу связи с длиной волны 0,5 мкм (соответствует 6-10 Гц). Для примера возьмем такой город, как Москва. Пусть в ней имеется 1500000 телефонов, 100 передающих широковещательных радиостанций и 5 телевизионных каналов. Для расчетов примем, что полоса частот телефонного канала составляет 3-10 Гц, радиоканала— 20-10 Гц, телевизионного канала— 10 Гц. Возьмем коэффициент запаса, равный 100. Вычисления произведем по формуле [c.80]

Книга представляет собой руководство по экспериментальным методам оптической квантовой электроники. В ней подробно излагаются методы исследования лазеров (оптических квантовых генераторов) и определения их важнейших параметров энергии и мощности излучения, усиления, длины волны, ширины полосы, временной когерентности, стабильности частоты, шумов и коэффициента модуляции. [c.4]

Теперь рассмотрим случай, когда включены источники За и 5ь, а источник 5с выключен. Источники 5 и 5 — это независимые источники, имеющие одинаковую основную частоту, ширину полосы и среднюю интенсивность. В течение временного интервала, меньшего (Av) , амплитуда и фазовая постоянная каждого источника остаются неизменными. Предположим, что в данный момент (под моментом подразумевается временной интервал, меньший времени когерентности (Ау) 1, но достаточно большой, чтобы вместить по крайней мере цикл быстрых колебаний и чтобы мы могли говорить о вполне определенных амплитуде и фазе) амплитуда источника 8ь мала по сравнению с амплитудой источника 8а, В этом случае с хорошей степенью точности можно считать, что щели освещаются только источником 5 и исходящее из них излучение имеет поэтому нулевую разность фаз. Теперь подождем некоторое время, которое велико по сравнению с временем когерентности источников 5д и 5ь Предположим, что амплитуды коле- [c.421]

Читатель легко сам убедится, что вклад в результирующий сигнал членов о,п фО незначителен, если частота Q много больше ширины полосы пропускания AQ усилителя. Чтобы после интегрирования по большому промежутку времени получалось конечное значение сигнала, между сигна лом Sq sin Qi и F t) должна существовать фазовая когерентность. Для этого обычно применяют генератор, который создает опорное напряжение F t) и одновременно питает катушки, модулирующие внешнее поле Hq, а следовательно, и сигнал с частотой Q. [c.87]

Частотное разделение между временными модами, которые существуют в резонаторе, дается выражением AF= l2L, где с — скорость света, а L — эффективная длина резонатора. Поскольку ширина полосы частот усиления активной среды определяет диапазон частот, в котором может происходить генерация лазера, число временных мод и расстояние между ними в пространстве частот зависят от длины резонатора и ширины полосы частот усиления лазера. Если AF — ширина полосы отдельной временной моды, то длина когерентности этой моды равна L = lIS.F. Обычно hF имеет порядок Ю Гц. Следовательно, оказывается порядка километра. Когда лазер генерирует более чем одну временную моду, длина когерентности уменьшается. Кольер и др. [41 дали достаточное математическое обоснование соотношения между числом временных мод и функцией когерентности. [c.288]

Если неоднородности рассеивателя малы по сравнению с 1 , то мы получаем когерентное сложение света по всей глубине рассеивателя. Если расширить ширину полосы частот Av источника, то величина 1 уменьшится и можно будет достичь положения, когда размер неоднородности станет больше 1 . В этом случае картины спеклов, получаемые с различных глубин рассеивателя, оудут взаимно некогерентными и произойдет сглаживание или усреднение картины. [c.404]

Время когерентности. Учтя все факторы, увеличивающие частотный диапазс)н монохроматического излучения (естественная ширина линии, доплеровское расширение полосы частот и расширение из-за столкновений), мы в конце концов получим некоторую полосу Асо которая будет значительно больше, чем Асо т . Таким образом интервал времени т, в течение которого поляризационное состоя ние можно считать постоянным, не равен среднему времени высве чивания т, а значительно меньше его. Назовем этот интервал вре менем когерентности [c.386]

Приведем другой пример. Предположим, что мы имеем два идентичных газоразрядных источника, дающих свет с одинаковыми доминирующей частотой (Во, шириной полосы Асо и средней интенсивностью. С помощью соответствующей стеклянной пластинки или зеркала мы можем добиться того, что оба источника будут казаться наблюдателю наложенными один на другой (т. е. их изображения наложатся). Свет от каждого источника распространяется в направлении +2 к наблюдателю. Теперь расположим перед каждым источником поляроид так, чтобы один источник давал излучение, линейно-поляризованное по х, и другой — излучение, линейно-поляризованное по у. Если наблюдатель будет измерять поляризацию в течение временного интервала меньшего, чем время когерентности (Ау) 1, то он обнарзшит определенное состояние поляризации. Если он выполнит новое определение поляризации через время большее, чем (Av) , то он обнаружит, что эти два поляризационных состояния никак друг с другом не связаны. В частности, наблюдатель найдет, что невозможно отличить это излучение от излучения, которое существовало бы с одним источником без поляроида. [c.387]

В настоящее время, когда уже созданы оптические мазеры, можно сравнить ожидавшиеся параметры испускаемого луча с реально полученными. К этим параметрам относятся мощность, направленность, когерентность и ширина полосы частот. Наибольшее количество информации накоплено о розовом рубиновом мазере. Мощность короткого импульса на выходе достигает 10 ООО ватт для луча сечением менее одного квадратного сантиметра. Образующие луча отклоняются от параллельности менее чем на полградуса. При меньшей мощности расхождение луча уменьшается, примерно до 1/12°. Такая расходимость соответствует размазыванию луча только около метра на километр, и оно может быть уменьшено при пропускании луча через телескоп в обратном направлении. Используя телескопическое уменьшение расхождения, можно спроектировать на Луну пятно света диаметром лишь в 3,2 км. [c.12]

Если будут найдены удобные методы модуляции, когерентные световые волны смогут переносить огромный объем информации. Дело в том, что частота света настолько велика, что ширина даже узкой полосы видимого спектра содержит в себе огромное количество колебаний в 1 герц. Объем информации, который может быть передан, прямо пропорционален числу таких колебаний, т. е. ширине полосы частот. Здесь необходимо различать ширину спектральной линии немодулированного мазерного луча, или несущей волны (которая, как мы видели, чрезвычайно узка), и ширину полосы после записи на нее сигнала. В телеви- [c.15]

Используя устройство, показанное на рис. 7.9, можно добиться того, чтобы два пучка (от лазера и от ртутной лампы) имели одну н ту же степень пространственной когерентности. Чтобы получить ту же самую степень временной когерентности, в устройство на рис. 7.9 необходимо ввести фильтр, который пропускал бы только в очень узкой полосе частот, совпадающей с полосой частот генерации AvreH Не—Ые-лазера. Будем считать, что ширина полосы генерации лазера AvreH I кГц. Поскольку ширина линии излучения рассматриваемой ртутной лампы Av= = 10 Гц, благодаря фильтрации выходная мощность уменьшается еще более чем на десять порядков величины (теперь Ю- Вт). Напомним, что первоначальная мощность лампы равнялась 100 Вт Это также показывает, насколько более сложно получить явление интерференции света (для осуществления которой требуются источники света высокой когерентности), применяя некогерентные источники света. [c.472]

Отсюда естественно возникает мысль, что новое фильтрование простран-ственных частот, осуществленное в фотографическом изображении, может его улучшить. Действительно, законы фильтрования — оптический v )] и эмульсии [deiyJ, v )] — оба являются законами пропускания низких частот , и различные частоты постепенно ослабляются вплоть до той, при которой пропускание равно нулю (например, при предельной оптической частоте). Но мы видели, что контраст подробностей в изображениях в сильной степени зависит от хода закона фильтрования — даже стигматический прибор с круглым зрачком дает для изображения маленькой темной линии контраст 8/(1,2Л/а ) в случае некогерентного освещения и приблизительно вдвое больше при когерентном освещении. Однако полная ширина полосы пропускания частот при некогерентном освещении равна 4а Д и только 2а % при когерентном освещении пучком, параллельным оси. Следовательно, изменяя множитель контраста в пределах полосы пропускания, можно заметно влиять на контраст участков изображения. Предыдущие соображения наводят на мысль, что преобразованием этого закона, исходя из случая некогерентного освещения, можно, в частности, вчетверо увеличить контраст изображения маленькой темной линии. [c.253]

ГО света и теплофизических характеристик используемого материала. Положение существенно изменяется при переходе к другому классу задач управления пучками когерентного оптического излучения—его применению в технике связи, в первую очередь — в воле. Разработка ВОЛС уже перешла на уровень осуществлен-ности экспериментальных систем многосоткилометровой протяженности с весьма широкой полосой частот. В обычных системах связи ширина полосы лежит в пределах 10% от несущ,ей, что составляет 10 Гц н заведомо превышает полосу частот, которая может потребоваться в ближайшем, а возможно, и в сравнительно отдаленном будущ,ем. Тем не менее уже сейчас в системах микроволнового диапазона реализуются полосы частот в несколько гигагерц, а при освоении ВОЛС вероятно использование полос шириной в десятки гигагерц. [c.217]

Кроме ширины максимума функции У (г), характеристическим параметром является отношение контрастности (0)// (г- оо). Для отдельных импульсов, построенных из идеально синхронизированных мод (импульсы, ограниченные шириной полосы), это отношение равно 3, тогда как для сигнальных флуктуаций теплового источника с тем же самым спектром частот (например, для лазера с полностью несинхронизированны-ми модами) получается контрастное отношение, равное 1,5 (фиг. 13). На фиг. 3 представлен также сигнал двухфотонной флуоресценции для некоторого расщепленного отдельного импульса (огибающая ограничивает во времени интервал флуктуаций). Этот флуоресцентный сигнал имеет такое же контрастное отношение, как и отдельный импульс, но в окрестности г = О подобен сигналу узкополосного шума. Ширина максимума на фиг. 13, б определяется когерентным временем сигнала, т, е. свойствами фильтрации частот. На основании хода сигнала на фиг. 13, в можно делать заключения как о когерентном времени шумового сигнала, так и о временной длине огибающей ( ширина расщепленного импульса ). [c.69]

Уменьшение когерентности световых колебаний с увеличением временной задержки, т. е. уменьшение видности интерференционных полос при возрастании разности хода, связано с конечной шириной спектральной линии источника квазимонохроматического света. Как было показано в 1.6—1.8, такое излучение можно рассматривать как совокупность не скоррелированных между собой отдельных монохроматических волн, частоты которых сплошь заполняют некоторый интервал бш, малый по сравнению со средней частотой ш. Каждая монохроматическая волна из этой совокупности создает в интерферометре свою картину полос, и полное распределение освещенности, как и в приведенном выше примере, определяется простым наложением этих картин. [c.222]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...