Моды селекция

Гц, а ширина линии лазерных переходов в различных активных средах лежит в пределах от Асо/2я 10 Гц (в газах при низком давлении) до Асо/2я 10 —10 Гц (в красителях и твердых телах), то возможен и такой случай, когда в зависимости от типа лазера в лазерном резонаторе может усиливаться лишь малое число аксиальных мод но в других случаях число усиливающихся мод может достигать и нескольких десятков тысяч. При многих применениях бывает необходимо работать лишь с определенным, по возможности малым числом мод или даже с одной-единственной модой. Для поперечных мод это достигается сравнительно просто благодаря различиям в дифракционных потерях. Например, в резонаторе можно поместить дополнительную диафрагму, чем создается большое возрастание дифракционных потерь высших поперечных мод. Селекцию-отдельных аксиальных мод можно выполнить с помощью, например, такого селектора частоты, каким является дополнительный эталон Фабри—Перо. Напротив, для генерации ультракоротких световых импульсов следует всемерно увеличивать число> аксиальных собственных колебаний. Это требует применения материалов, обладающих возможно более широким спектральным контуром усиления, поскольку в этом случае можно избежать подавления аксиальных мод, обусловленного спектральной зависимостью коэффициента усиления. [c.57]

Различают угловую и частотную селекции, называемые также селекцией поперечных мод и селекцией продольных мод соответственно ). Для вьщеления той или иной моды необходимо, чтобы потери для нее оказались меньше потерь для прочих мод. Селекция поперечных мод основана на различии поперечной структуры поля мод разного порядка, а селекция продольных мод — на различии частоты. [c.212]

Для выполнения первого условия надо иметь достаточно широкую линию усиления и, кроме того, предусмотреть специальные меры по предотвращению в резонаторе возможной селекции продольных мод (селекция мод является в данном случае нежелательным эффектом). Ширина линии усиления Лш составляет примерно 10 с для лазера на рубине, 10 с для лазеров с неодимом, 10 —10 с для лазеров на органических красителях. Полагая Q 10 с получаем отсюда, что максимально возможное (при условии предотвращения селекции) число продольных мод равно для указанных лазеров соответственно 1(Я, 10, 10 —10 . Казалось бы, при т = 10 сверхкороткий [c.276]

Селекция поперечных мод основана на различии в распределении полей поперечных мод с разными/п и п. Т. к. обычно требуется выделять осн. моду, к-рая имеет мин. угл. расходимость, гауссово распределение и мин. протяжённость в поперечном направлении, то применяется диафрагмирование пучка внутри О. р. Радиус диафрагмы ориентировочно должен быть равен поперечному радиусу моды, следующей за основной. При этом потери всех мод, кроме основной, сильно увеличиваются. [c.456]

Благодаря такой дискриминации мод по потерям сЮу-ществляется селекция продольных мод в резонаторах подобного типа. [c.318]

Даже когда лазер работает в режиме одной поперечной моды (т. е. при фиксированных m и /), он может все же генерировать несколько продольных мод (т. е. мод, отличающихся значением продольного индекса п). Частотное расстояние между этими модами равно Avn = /2L. В некоторых случаях для выделения одной продольной моды можно использовать короткие резонаторы, такие, что Av > Avo, где Avo—ширина контура усиления При этом если частота моды настроена на центр линии усиления, то частоты соседних продольных мод оказываются расположенными на достаточно большом расстоянии от центра линии усиления, так что (при не очень большом превышении накачки над пороговым значением) лазер на этих модах генерировать не может. Условие применимости данной схемы селекции мод можно записать в виде [c.258]

Наименее благоприятна с точки зрения спектральной селекции ситуация, когда среда, занимая малую часть длины резонатора, удалена от обоих его концевых зеркал. В этом случае находятся моды, все максимумы распределения интенсивности которых приходятся примерно на максимумы инверсной населенности. Для них [c.180]

Ввиду равенства потерь и, следовательно, порогов генерации остается пользоваться лишь различием объемов мод с разными направлениями обхода. Как было указано автором в [10], можно добиться большого отношения заполненных излучением объемов среды и, следовательно, сосредоточить почти всю мощность в одной из мод, не прибегая к угловой селекции. Чтобы убедиться в эффективности такого простого средства, как разумный выбор схемы резонатора и места расположения активного [c.238]

Если в лазере не предусмотрены какие-либо элементы для селекции аксиальных мод резонатора, то спектр выходного излучения будет содержать большое число дискретных частот, определяемых продольными модами. Ширина линии лазерного излучения ограничивает число мод, которые имеют коэффициент усиления, достаточный для генерации. Эта ситуация схематически представлена [c.280]

НОВОГО и Nd YAG-лазеров мы находим, что ширина линии излучения лазера без селекции мод составляет приблизительно (3—5)Х Х10 мкм. Следовательно, эти лазеры генерируют обычно около 100—150 продольных мод. [c.281]

Зависимость коэффициента отражения идеального резонатора от длины волны представляет собой очень узкие пики, разделенные друг от друга большим расстоянием. Комбинируя различные методы селекции мод, такие, как добавление в резонатор многопластинчатого отражателя, использование режима работы вблизи порога генерации, применение модулятора добротности на насыщающемся поглотителе или модулятора добротности на ячейке Поккельса с очень медленным временем нарастания импульса, можно получить излучение рубинового лазера на одной аксиальной моде. [c.282]

Иногда требуется, чтобы лазер генерировал только одну моду определенной частоты. В таких случаях принимаются специальные меры подавления нежелательных мод высших порядков (так называемая селекция жо(3). При подавлении колебаний высоких порядков внешняя энергия преобразуется в основную моду и, хотя общая энергия излучения не увеличивается, мощность, сосредоточенная в этой моде, заметно возрастает. Теоретическая оценка монохроматичности в случае, когда лазер работает в одиомодовом режиме, показывает, что ширина линии излучения с выходной мощностью 1 мВт должна быть Атгеп б Гц. На практике же такие эффекты. [c.281]

Лит. см. при ст. Модуляторы света. А. Н. Напорский. МОДЫ (от лат. modus — мера, образ, способ, вид) — тииы колебаний (нормальные колебания) в распределённых колебат. системах (см. Объёмный резонатор. Оптический резонатор) ИЛИ типы волн (нормальные волны) в волноводных системах и волновых пучках (см. Волновод, Квазиоптика). Термин М. стал употребляться также для любого волнового поля (вне его источников), обладающего определ. пространственной структурой (симметрией). Так появились понятия М. излучения лазера, утекающая М., поверхностная М., М. шепчущей галереи , экспоненциально спадающая М., селекция М. ИТ. д. [c.185]

Как уже отмечалось, О. р, чаще всего используют на низших собств. частотах. Однако иногда необходимо работать с высокими модами, избегая паразитного возбуждения других, нерабочих мод. С данной проблемой, к-рую наз. проблемой селекц ии мод, приходится сталкиваться, напр., в электронике СВЧ, где в интересах повышения мощности часто объём резона-тора стараются делать большим по сравнению с Я , 397 [c.397]

Селекция продольных нод. Для разрежения (селекции) продольных мод, имеющих одинаковое поперечное распределение поля, но отличающихся частотой, используются резонаторы, содержащие дисперсионные элементы (призмы, дифракц. решётки, интерферометры и ДР-). В частности, в качестве дисперсионного элемента применяют дополнит. О. р., связанные с основным и образующие т. н. эквивалентное зеркало, коэф. отраженна к-рого р зависит от частоты V. Для удаления из спектра одной из продольных мод наиб, пригоден линейный трёхзеркальный О. р. (рис. 6,а), для выде ления в спектре одной продольной моды — резонатор Фокса — Смита (рис. 6,6) и Т-образный (рис. 6,в). В нек-рых случаях удобен О. р. Майкельсона (рис. 6,г). [c.456]

При селекции поперечных мод необходимо, чтобы оставшаяся единств, мода эффективно заполняла активную среду. Поэтому важны границы зон устойчивости (рис. 2,6), где поперечные размеры мод увеличиваются 1) радиус моды увеличивается во всём объёме, если расстояние радиусы кривизны зеркал i и оо (при этом сильно увеличивается чувствительность резонатора к разъюсти-ровкам) 2) радиус моды увеличивается на 1-м зеркале и уменьшается на 2-м, если й 5 (Л, >Л1) 3) ра- [c.456]

Р. а. применяют в лазерных гироскопах для подавления одной из встречных волн для прецизионного измерения анизотропии оптич. элементов, для чего исследуемый элемент помещают в резонатор и по характеру собств. состояний поляризации резонатора судят об анизотропных свойствах элемента для управления энергетнч., поляризац. и частотными параметрами выходного излучения. В часгности, в Р. а. возможно осуществить селекцию продольных мод резонатора (см. Селекция мод). Для этого в линейный резонатор помещают поляризатор и двулучепреломляющую пластинку, гл. осп к-рой повёрнуты относительно осей поляризатора на угол ф. Модули собств, значений матрицы Джонса обхода такого резонатора равны [c.318]

СЕЛЕКЦИЯ МОД — прореженне спектра мод (собств, колебаний и волн) в системах с большим числом степеней свободы. Примером С. м. может служить удаление боковой стенки у эп.-магн. резонатора циииндрич. конфигурации (рис. 1). Эта операция вносит большие [c.484]

На рис. 4.44 хорошо видно, что для каждого полуцелого значения jVskb потери моды низшего порядка и других мод сильно отличаются друг от друга. Отсюда следует, что в этих условиях можно получить эффективную селекцию поперечных мод. Однако необходимо заметить, что в точке пересечения кривых, описывающих потери двух мод (приблизительно при целых значениях iVsKB на рис. 4.44), распределения интенсивностей двух [c.227]

Рис. 5.10. Селекция продольны.х мод с помощью эталона Фабри — Перо, работающего па пропусканпе.
Для пояснения данной ситуации обратимся к примеру. Рассмотрим вновь случай, когда L = 90 см, Avo = 190 ГГц, Пг= 1,5 и f = 30. Для выполнения условия дискриминации соседних мод резонатора в соответствии с (5.51) выберем U = 1 см. Согласно же условию (5.55) положим L2 =/-i/2f = 0,17 мм. Тогда область дисперсии второго эталона равна Av" = o/2tt L2=600rrn, так что условие (5.56) выполняется и происходит селекция одной продольной моды. В более общем виде условие генерации в режиме одной продольной моды с двумя эталонами записывается следующим образом [c.262]

Рассмотренные выше характеристики излучения являются результатом возбуждения одной моды либо когерентным источником (ОКГ), работающим в одночастотном режиме, либо ансамблем хаотических шумов источников. Однако в оптических системах связи и локации излучение на приемной стороне является смесью или суперпозицией когерентного сигнала и шумового хаотического поля. При обеспечении приемником хорошей пространственной и частдтной селекции возникает вопрос об обнаружении и выделении полезного сигнала из одномодового излучения, являющегося суперпозицией некогерентного и когерентного излучений с известной начальной фазой. В приложении 2 путем свертки весовых функций составляющих полей получена результирующая весовая [c.23]

Таким образом, наличие перпендикулярных оси поверхностей раздела вызывает существенное прорежение спектра мод, обладающих минимальными потерями. Приведенный пример не только позволяет сделать такой вывод, но и вполне достаточно поясняет методику проведения подобного рода расчетов. Подробности, касающиеся более сложных случаев (скажем, когда выходное зеркало представляет собой стопу плоскопараллельных пластин), можно найти в монографии [74], специально посвященной вопросам спектральной перестройки и селекции лазерного излучения. [c.136]

К аналогичным последствиям может привести также наличие существенной неравномерности распределения интенсивности по сечению резонатора (например в случае генерации на низшей поперечной моде устойчивого резонатора). Рассмотрение всех этих ситуаций завело бы нас слишком далеко поэтому в дальнейшем будем полагать, что распределение интенсивности по сечению резонатора является по тем или иным причи нам достаточно равномерным. Бпредь будем считать также, что спектральная селекция отсутствует и лазер генерирует на большом числе аксиальных мод (что обычно в таких случаях и имеет место). Тогда можно пренебречь интерференцией следующих навстречу друг другу пучков и приравнять / просто сумме плотностей этих пучков. Отсутствие голографической решетки в среде стирает различия между средним и эффективным значениями показателя усгаения (см. 3.3), и условие стационарности генерации приобретает простейший вид / ехр[2( ус — Oq)1] = 1 [c.191]

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]

Намного более радикальное уменьшение N без сокращения рабочего объема может быть достигнуто простым увеличением расстояния между зеркалами. Этот метод угловой селекции является самым естественным и вместе с тем весьма эффективным. К числу его преимуществ относится то, что здесь, в отличие от случая применения угловых селекторов, растут не только потери отдельных мод, но и фазовые поправки ( 2.1, 2.4). Следствием является сравнительно быстрое увеличение разностей собственных значений оператора пустого резонатора, поэтому с ростом L не только исчезают из процесса генеращш моды высокого порядка, но и уменьшаются Вызванные неоднородностью среды деформации низших мод. Помимо прочего, варьировать длину резонатора куда проще, чем вводить селектор и подгонять к неоднородностям среды ширину полосы его пропускания. Словом, неудивительно, что данный метод сужения диаграммы направленности изучен наиболее систематично. [c.221]

Усилитель. Проблемы разработки и расчета характеристик усилителя в лазерной системе, в том числе и на основе газов, возникают прежде всего тогда, когда от этой системы необходимо получить более короткие и более интенсивные импульсы излучения, чем при использовании одного генератора с применением техники модуляции добротности и сихронизации мод. Кроме этого усилитель широко используется в лазерных системах с частотной селекцией и селекцией пространственного распределения поля излучения. В таких системах исходное излучение формируется задаюш,им генератором небольшой мош,ности, в кототом разработанными методами селекции частоты и пространственного распределения сравнительно легко добиваются заданных характеристик излучения. Роль усилителя в такой системе сводится к усилению полученного от задаюш,его генератора излучения до нужного уровня мош,ности, причем искажения, вносимые усилителем во все характеристики исходного сигнала, не должны превышать пределов точности их экспериментальных определений. В этом разделе мы остановимся на анализе и расчете характеристик молекулярных газовых усилителей (МГУ) излучения СОа-лазера. Это опять же связано с широким кругом прикладных задач, в которых используют такие системы, начиная от лазерного термоядерного синтеза и прикладной нелинейной оптики в ИК-Диапазоне и кончая современной технологией. Сразу отметим, что весь алгоритм этого анализа и расчета может быть использован при разработке усилителя на любых газах с возбуждением его активной смеси электрическим разрядом. Обш,ей схемой анализа МГУ можно считатьструктурнуюсхему для лазеров (см, рис. 2.3). Для задач усилителя в ней исключается из описания Резонатор и вместо уравнения, описываюш,его режим генерации, в блоке Mil в полуклассическую модель вместо (2.21, г) и в балансную модель вместо (2.22, в) вводятся уравнения, описываюш,ие прохождение излучения в среде усилителя, а именно [c.77]

В работе [62] показано, что поперечная неоднородность инверсии газовых лазеров приводит к эффективной селекции основного типа колебаний ЕНц даже в случае, когда его потери энергии близки к потерям энергии высших мод. Таким образом, применение выпуклых зеркал в волноводном резонаторе ГЛОН может обеспечить одномодовый режим генерации с высокой выходной мощностью и уменьшенной расходимостью излучения, т. е. волноводные резонаторы с выпуклыми зеркалами являются полной аналогией открытых неустойчивых резонаторов [5 ]. Некоторые из этих выводов, полученные на основе численного моделирования формирования полей основных типов колебаний в волноводных резонаторах, получили и экспериментальное подтвержденйе [92]. Вернемся теперь к основному исходному уравнению волноводного резонатора с цилиндрической симметрией (3.75). Рассмотрим резонатор с плоскопараллельными зеркалами ( fi = 0). С Учетом того, что поверхность плоского зеркала является поверхностью равной фазы, рассмотрим влияние отверстий связи на характеристики типов колебаний исследуемого резонатора. Для этого необходимо решать на ЭВМ уравнение (3.75) с учетом — = gi — 0. Результаты этих расчетов можно найти в работе Гю1. Они проделаны для фиксированного диаметра одного из отвер- [c.168]

Из всего спектра мод тип колебаний ЕНц выделяется сравнительно невысокими полными потерями энергии и большим КПД. Для субмиллиметровых ГЛОН в случае da/a О, И-г-0,2 этот тип колебаний является энергетически самым выгодным. В случаях d /a > 0,2 высокий КПД и низкие потери (кроме ЕНц) имеют уже типы колебаний TEoi, TE i, TH i, THq . При этом более низкие полные потери мод T oi и обеспечивают этим модам (особенно в случае невысокого коэффициента усиления активной среды ГЛОН) конкурентную способность по отношению к основным типам колебаний. Большая глубина селекции типов колебаний ТЕ и THq одновременно с различием поляризации этих мод делает возможным создание одномодового волноводного лазера. [c.169]

Необхадимо отметить, что раопределбйие напряженности электрического ло-ля излучения в нулевой моде, >как и во всех остальных, отличается от распределения интенсивности. Интенсивность отсюда выражение для функции поля (r) = o " V 2oo, т. е. поле имеет также колоколообразное, но более пологое. распределение. На радиусе пуч ка Шоо поле падает в е 2,7 раза. На практике, например, для селекции поперечных мод резонатора необходимо знать не только распределение интенсивности или поля в пучке, но и долю полной мощности пучка, содержащейся в той или иной его части. Применительно к нулевой моде на основании выражения (3.1) легко вычислить, что в круге с некоторым радиусом г, центр которого совпадает с центром пучка, содержится мощность дизлучения Р(г), равная [c.71]

Рис. 2. Схематическое представление спектрального распределения мощности выходного излучения лазера без селекции мод. а — в оптическом резонаторе б — в излучении флуоресценции активной среды в — в выходном излучении лазера ДА,р — ширина спектра флуоресценции ДХи — ширина спектра излучения лезера.
Роль резонансных приборов, применяемых для интерферометри-ческой селекции мод, заключается в обеспечении сильной обратной связи на отдельной длине волны вблизи центра линии флуоресценции и одновременно подавлении излучения на соседних длинах волн. Например, можно существенно уменьшить число генерируемых мод, заменяя стандартное переднее зеркало с диэлектрическим покрытием на однопластинчатый резонансный отражатель. [c.281]

Смотреть страницы где упоминается термин Моды селекция : [c.281] [c.259] [c.491] [c.492] [c.318] [c.485] [c.227] [c.229] [c.258] [c.259] [c.263] [c.294] [c.294] [c.321] [c.551] [c.109] [c.110] [c.181] [c.120]

Введение в физику лазеров (1978) -- [ c.331 , c.333 , c.337 ]

ПОИСК

Выделение (селекция) моды

Мода

Модем

Селекция мод лазерного излучения Моды лазерного излучения

Частоты биений между модами Селекция мод

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...