Моды конкуренция

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]

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]

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

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]

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]

Выходное излучение газового лазера содержит дополнительные компоненты шума, которые увеличивают шумовую мощность на выходе по сравнению с идеальным значением, соответствующим выражению (9.7). Величина этих компонент зависит от типа газового лазера (на возбужденных или ионизированных атомах), методов возбуждения (постоянный гок, ВЧ-разряд или комбинация постоянного тока и ВЧ-разряда), превышения мощности возбуждения над пороговой и т. д. Например, возможны плазменные шумы, вызванные флуктуациями постоянного тока в плазме. Могут существовать шумы, характер которых совпадает с характером избыточного фотонного шума. Конкуренция между двумя нижними энергетическими уровнями при одном и том же инвертированном верхнем уровне, приводящая к когерентному излучению более чем на одной длине волны, также может быть причиной появления шумов. Возможна и интерференция мод, особенно в длинных лазерах, где одновременно генерируется большое число осевых типов колебаний. Кроме того, шумы от источников питания (в ионных лазерах) вызывают пульсирующие токи в плазме (или индуцированные в плазме магнитным полем [c.460]

Г.,Хакен считает, что в определенном смысле можно говорить об обобщенном дарвинизме, действие которого распространяется не только на органический мир, но и на неорганический возникновение макроскопических структур обусловлено рождением коллективных мод под действием флуктуаций или отбора наиболее приспособленной моды или комбинации таких мод. Решающим фактором при этом является время, т. е. надо исследовать эволюцию системы во времени. В этой связи наиболее информативным видом испытания материала на прочность являются испытания на усталость с изучением изменения скорости роста трещины в зависимости от уровня накачки энергии за цикл в сочетании с фрактографическим анализом. Именно фрактографический анализ позволяет видеть рождение коллективных мод разрушения, их конкуренцию и отбор наиболее приспособленной моДЫ разрушения при данном уровне упругой энергии в системе. [c.102]

Установлено [15], что в безуглеродистом а-железе с 0,05 % Р и 0,5— 7 % N1 концентрация фосфора на границах снижается, а никеля - нарастает по мере повышения сод жания N1 в сплавах, т.е. никель, по-видимому, также способен вытеснять фосфор с границ зерен. Концентрация фосфора на границах в а-железе с 3,5 % N1 заметно ниже в сравнении со сплавом Ре — Р (рис, 21). Введение 0,26 % С в сплав с никелем вызывает еще большее снижение сегрегации фосфора [15]. К сожалению, в работе [15] не приведены данные об объемном содержании углерода и его концентрации на границах в "безуглеродистых" сплавах Ре — N1 — Р, что затрудняет сопротивление с Ре Р и Ре — Сг — Р сплавами. По-видимому, в Ре — N1 — Р сплаве содержится около 10" % С, т.е. столько, сколько указано [124] для Ре -- Р и Ре — Сг -Р сплавов, выплавленных из той же шихты в тех же условиях. Уже при такой объемной концентрации, как видно из, рис. 19, углерод может конкурировать с фосфором на границах. Тогда результаты, представленные на рис. 21, могут быть непротиворечиво объяснены в рамках моде ли "конкуренции". При такой трактовке найденное [15] уменьшение концентрации фосфора на границах с увеличением объемного содержания N1 отражает не конкуренцию между Р и N1, а обострение конкуренции фосфора с "остаточным" углеродом. При этом некоторое повышение концентрации N1 (количественные данные в работе [15] не приведены] может быть связано с химическим взаимодействием Р и N1, усиливающим в соответствии с представлениями [47], подробно рассмотренными ниже, сегрегацию N1. [c.71]

В настоящее время имеется несколько способов теоретического описания лазерных резонаторов. Частично эти способы перекрываются, важнее однако то, что каждый из этих способов имеет свою область приложения, в которой он, так сказать, вне конкуренции. Важнейшими такими способами являются описание мод лазерных резонаторов и лазерного излучения с помощью гауссова пучка, метод интегрального уравнения, геометрическая оптика, метод разделения переменных и некоторые другие. [c.7]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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

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]

Некоторого повышения степени направленности и снижения чувствительности к разъюстировкам можно добиться также путем применения выходного зеркала, коэффициент отражения которого плавно уменьшается от центра к периферии. Однако проблему расходимости излучения при интенсивной накачке это отнюдь не решает, и мы упомянули о генераторах с переменным по сечению отражением главным образом потому, что они являются ярким примером систем, у которых модовая структура сильно зависит от условий возбуждения. При равномерном распределении накачки и малом превышении порога конфигурация полей отдельных мод близка к конфигурации, предсказьшаемой теорией соответствующих пустых резонаторов 84]. Если превышение порога велико, то в результате конкуренции поперечных мод распределение коэффициента усиления по сечению приближается к распределению потерь, и структура отдельных мод становится сходной со структурой в лазерах с обычными зеркалами. [c.221]

В случаях отсутствия и слабого модового вырождения временная структура генерируемого излучения имеет обычно характе р хаотических (нерегулярных) пульсаций, а в случае сильного вырождения мод пичковая структура излучения приближается к периодической. Следует иметь в виду, что характер временной зависимости определяется не только типом резонатора, количеством мод и степенью их вырождения, но и наличием различного рода неоднородностей в активной среде. Под конкуренцией или взаимодействием мод обычно понимают взаимное их влияние друг на друга вследствие различного амплитудного и фазового распределения в веществах, с которыми они взаимодействуют (сюда прежде всего следует отнести активные среды, нелинейные и параметрические материалы). [c.179]

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]

Обнаруженные в последнее время самопульсация и оптический хаос в генерации ФРК-лазеров связаны с конкуренцией поперечных мод и различных каналов генерации в активном кристалле (гл. 4,7). [c.39]

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]

Возбуждение в активном резонаторе того или иного типа колебаний определяется выполнением порогового условия генерации (1.1). Различные типы колебаний характеризуются разной величиной дифракционных потерь, разным положением резонансных частот в спектральном контуре усиления. Поля собственных волн резонатора по-разному согласуются с пространственным распределением усиления в активной среде. Все эти обстоятельства создают неодинаковые условия для возбуждения различных мод и ограничивают модовый состав излучения конкретного активного резонатора. На возбуждение типов колебаний существенно влияют эффекты межмодовой конкуренции. [c.15]

Особенность вырожденных устойчивых конфигураций можно наблюдать экспериментально, если фиксировать интенсивность возбуждаемых в активном резонаторе колебаний при непрерывном изменении его длины [17, 93, 106]. В точках, соответствующих вырожденным конфигурациям, наблюдаются резкие экстремумы мощности. Любопытно, что в различных экспериментах фиксировались максимумы и минимумы мощности. Это явление легко понять, если учесть, что вырожденные резонаторы характеризуются двумя факторами, противоположно влияющими на энергетику генерации. С одной стороны, локальное уменьшение дифракционных потерь тем резче, чем меньше общий уровень этих потерь. С другой стороны, частотное и пространственное (по продольной оси) вырождение поперечных типов колебаний. Таким образом, в режиме одной поперечной моды при малом уровне недифракционных потерь, когда межмодо-вая конкуренция не играет роли, а дифракционные потери составляют значительную долю в общем балансе потерь, можно ожидать максимума мощности [93]. Напротив, при высоком общем уровне потерь, когда с дифракционными эффектами можно не считаться, в многомодовом режиме следует ожидать минимума мощности [17, 106]. [c.81]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...