Параметрическое усиление света

Параметрические генераторы света (ПГС). В основе их действия лежит параметрическое усиление света. ПГС — это лазер, в резонатор которого введен нелинейный кристалл, вырезанный таким образом, чтобы для осевых лучей выполнялось одно из векторных условий пространственного синхронизма 1< + 2 =иш + = (рис. 301). Рабочими частотами генератора являются 0)5 и о)2> в соответствии с которыми подбираются коэффициенты отражения зеркал и М2. Накачка генератора производится пучком света с частотой со, для которого зеркало М должно быть достаточно прозрачным. [c.338]

Объясните принцип параметрического усиления света в нелинейной среде. Какую роль играет здесь условие пространственного синхронизма [c.497]

В чем состоит параметрическое усиление света с точки зрения квантовых представлений [c.497]

Палочки 136 Парадокс близнецов 651 Параметрическая генерация света 736 Параметрическое усиление света 736 Перспектива 96 [c.748]

Здесь правая часть совпадает с выражением для звуковой волны, ответственной за образование стоксовой компоненты Мандельштама — Бриллюэна. Амплитуда первоначально слабой волны, будучи умножена на Е , приведет к росту электрического поля световой волны стоксовой компоненты, что в свою очередь приведет к росту давления и т. д. Такой процесс параметрического усиления будет происходить до тех пор, пока интенсивность рассеянной световой волны не окажется сравнимой с интенсивностью возбуждающего света. [c.599]

За 20 лет существования нелинейной волоконной оптики были достигнуты большие успехи как в решении прикладных задач квантовой электроники, так и в изучении фундаментальных физических явлений. Такие нелинейные процессы, как параметрическое усиление, вынужденное комбинационное рассеяние и вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна, успешно используются в создании и разработке волоконных лазеров, усилителей и преобразователей параметров излучения. В волоконных световодах изучаются сжатые состояния света, генерация и распространение оптических солитонов, явление фоточувствительности стекла. [c.5]

Это соотношение можно рассматривать как закон сохранения импульса фотонов. Параметрическая генерация света является аналогом параметрического усиления или параметрической генерации высокочастотных электромагнитных колебаний. В последнем случае термин параметрический процесс вводится по той причине, что речь идет о периодическом изменении одного из параметров колебательного контура, чаще всего его емкости. В результате такого воздействия имеет место усиление или генерация колебаний на определенных частотах. При оптическом параметрическом усилении или оптической параметрической генерации колебательный контур заменяется нелинейным оптическим кристаллом. Под воздействием интенсивной волны накачки диэлектрическая проницаемость среды меняется с частотой этой волны, что соответствует периодическому изменению емкости упомянутого выше колебательного контура. Параметрическое взаимодействие в оптическом диапазоне также представляет важные возможности практического применения. [c.287]

Эффект когерентного антистоксового рассеяния света (КАРС). Эффект заключается в параметрическом усилении сигнала комбинационного рассеяния пробной волны в антистоксовой области. В простейшем случае, когда одна волна накачки (Oi [c.223]

Трехфотонное параметрическое рассеяние. Первая численная оценка интенсивности трехфотонного ПР в пьезокристаллах ( 1.1), сделанная автором в 1967 г. [44], дала неожиданно большую величину с эффективной температурой — 10 К (см. (1.1.13)) даже при накачке мощностью 1 Вт, и было непонятно, почему эффект не был замечен раньше в экспериментах по вычитанию частоты и по параметрическому усилению. В результате экспериментаторы, к которым обращался автор, не верили в реальность этих таинственных квантовых шумов, и они были обнаружены в Московском университете [45] случайно в ходе экспериментов с параметрическим генератором света. В том же 1967 г. ПР было [c.39]

Параметрическое усиление и генерация света. [c.255]

При условии Г а наступает параметрическая генерация света амплитуды усиливаемых волн растут экспоненциально во времени. Частоту параметрического генератора света можно плавно перестраивать, как и в случае параметрического усиления бегущих световых волн (3.22). [c.176]

Задача о взаимодействии волн возбуждающего и рассеянного света и упругой волны, когда интенсивность рассеянного сравнима с интенсивностью возбуждающего света для случая 1 0 9 90°, сводится к задаче о параметрическом усилении на бегущей волне. [c.428]

При этом следует иметь в виду, что параметрические гене- раторы света как источники перестраиваемого излучения в видимом и ближнем ИК-диапазоне (до 1,0—1,2 мкм) испытали за тот же период времени сильную конкуренцию со стороны непрерывных и импульсных лазеров на растворах органических красителей. Как известно, такие лазеры обладают большим усилением, позволяющим широко применять внутри резонатора лазера селектирующие и дисперсионные элементы, сужающие и стабилизирующие спектр генерации без заметного снижения мощности. Другое достоинство таких лазеров — то, что их активная среда является в высокой степени однородной и практически не подверженной характерным для нелинейных кристаллов, используемых в ПГС, повреждениям — таким, как оптический пробой (особенно в поверхностном слое), оптически наведенные неоднородности показателя преломления и др. [c.251]

Многофотонные явления. Выше мы рассмотрели лишь некоторые нелинейные оптические явления, обусловленные соответствую-ш,ими нелинейными коэффициентами восприимчивостей. Однако этим не исчерпываются явления, к которым приводят коэффициенты разложения х и т. д. В частности, нелинейная поляризуемость первого порядка приводит к трехфотонному, — к четырехфотонному параметрическим рассеяниям света, и — к эфг11екту параметрического усиления света и т. д. Нелинейные восприимчивости более высоких порядков тоже приводят к соот-ветствуюш,им нелинейным эффектам. [c.394]

Рассмотрим случай, когда одна из волн, наиболее высокочастотная ((О3), имеет значительно большую амплитуду, чем две остальные. Тогда, очевидно, энергия волны 3 будет передаваться волнам 1 и 2, т. е. будет происходить их усиление за счет энергии волны 3. Это явление, открытое в 1965 г. (С. А. Ахманов, Р. В. Хохлов с сотр., Джердмейн, Миллер), называется параметрическим усилением света ). [c.850]

О В чем состоит физический смысл пространственного синхронизма Каким образом осуществляется пространственная синхронизация В чем состоит физический смысл векторного условия Т1ростран-ственной синхронизации Опишите принцип параметрического усиления света и его применение в параметрических генераторах света. [c.337]

Параметрическое усиление света. Если в среде распространяются три волны, удовлетворяющие условию (56.46), то между ними происходит обмен энергией. Если одна из волн (например, к) значительно мощнее, чем две другие, то энергия переходит от мощнш волны в более слабые волны, в результате чего последние усиливаются. Это явление называется параметрическим усилением света, 1юскольку его можно рассматривать как модуляцию оптических параметров среды волной к, приводящую к усиленшо волн к) и кз. [c.338]

Следовательно, возникнет переизлучение волн с теми же частотами ( 1 и соа- Это может привести к усилению волн таких частот за счет энергии волны накачки. Такое явление называется параметрическим усилением света, так как его можно рассматривать как результат модуляции параметров среды (показателя преломле- [c.736]

Параметрическое усиление служит физической основой для создания параметрических генераторов света. Принципиальная схема такого генератора показана на рис. 41.13. В резонатор, образованный плоскими зеркалами М.. и М< , помещается нелинейный кристалл К, вырезанный таким образом, что для волн, распространяющихся перпендикулярно зеркалам, выпoлня pт я векторные условия синфазности + А = либо к + к -- к. Для возбуждения параметрической генерации применяется излучение второй (или третьей) гармоники рубинового или неодимового [c.852]

Рассмотрим применение М.— Р. с. для наиб, часто встречающегося трёхчастотного взаимодействия (см. Взаимодействие световых волн, Взаимодействие волн в плазме. Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний, Параметрический генератор света. Параметрическое рассеяние). Если, напр., выполняется соотношение Юн — Юс = Юр (Юр — разностная частота), то в соответствии с (1), (2) [c.223]

Различают резонансные н нереаонансные П. к. с. В резонансных — нараметры меняются периодически, с периодом, находящимся в определённом целочисленном соотношении с периодом собств. колебаний или волн в системе. Это может приводить к эффектам раскачки поля из-за накапливающейся передачи энергии систе.ме в такт с её колебаниями (см. Параметрический резонанс). Это явление используется для усиления и генерации колебаний и волн (см. Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний, Параметрический генератор света). [c.537]

Для параметрического усиления и преобразования света, генерации оптических гармоник обычно используют нерезонансный электронный нелинейный отклик газов н кондеснроваиных сред. Время установления отклика t ., не превышает при этом 10 с. Увеличение интенсивности света, достигаемое при сни-хронизацин мод в лазере (фокусировка во времени) приводит к существенному повышению эффективности нелинейного взаимодействия волн. [c.110]

Рассмотренный эффект служит физической основой для параметрических з силителёй света [2—6, 22, 23]. Если ввести об-ратнз ю связь — поместить нелинейную среду в резонатор, то появляется возможность создания параметрического генератора света ПГС [22—26]. Как и в любом генераторе, здесь необходимо выполнение пороговых условий, чтобы усиление Pi,2- нре-Y Ь Y [c.40]

С точки зрения классической электромагнитной теории ВРМБ можно рассматривать как процесс параметрического усиления упругой волны с частотой й и холостой электромагнитной волны с частотой со—й за счет энергии мощной электромагнитной волны накачки с частотой со. Поясним это. При больших значениях напряженности электрического поля световой волны становится существенным не только влияние создаваемых упругой волной оптических неоднородностей на распространение света, но и влияние света на оптические параметры среды. Такое влияние обусловлено, в частности, явлением электрострикции в электрическом поле в диэлектрике возникает дополнительное давление, пропорциональное квадрату напряженности электрического поля Пусть, например, в [c.499]

Эта волна создаваемого светом давления распространяется в том же направлении и с той же скоростью, что и первичная упругая волна, благодаря которой возникла рассеянная световая волна. Поэтому будет происходить параметрическое усиление первоначально слабой тепловой упругой врлны, как и рассеянного на ней света. При достаточно большой интенсивности исходного [c.499]

При ограниченных размерах нелинейной среды и поперечного сечения светового пучка накачки наиболее интересен случай рассеяния назад,- когда усиливаемые упругая и световая волны распространяются навстречу и каждая из них обеспечивает положительную обратную связь для процесса параметрического усиления другой. Если когерентный падающий пучок пространственно неоднороден, т. е. его интенсивность не постоянна по поперечному сечению, то при ВРМБ происходит интереснейшее явление обращения волнового фронта, не имеющее аналога в классической оптике. Схема эксперимента по его наблюдению приведена на рис. 10.6. Волновой фронт интенсивного лазерного пучка, имеющего высокую направленность, существенно искажается поставленной на его пути фазовой пластинкой Я со случайными неоднородностями. Расходимость пучка возрастает при этом в десятки раз. Затем линза Л с большой апертурой, достаточной для того, чтобы перехватить весь расширенный пучок, направляет свет в кювету К, заполненную сероуглеродом или метаном при высоком давлении. Небольшая часть лазерного пучка отражается плоскопараллельной пластинкой, и его угловое распределение в дальней зоне регистрируется измерительной системой С1. Аналогичная система С2 регистрирует рассеянный назад свет, также прошедший через линзу Л и фазовую матовую пластинку Я. [c.500]

Как параметрическое усиление, так й параметрические колебания наблюдались в экспериментах с различными лазерами и с различными кристаллами — в последнее время для этой цели применялись также лазеры непрерывного действия. Параметрический осциллятор имеет особое значение, поскольку он открывает возможность создания интенсивных, узкополосных и настраиваемых источников света. Отношение частот /г//з, при котором = О и поэтому колебания осциллятора наиболее легко возбуждаются, может быть изменено, например, путем вращения нелинейного двоякопрс- [c.183]

ДЛЯ излучения на частотах соз и со/ поддерживаются малыми. Эта ситуация соответствует тому, о чем было рассказано в п. В1.111 по поводу усиления света и возникновения колебаний при достаточном усилении сигнальной и холостой волн потери могут быть компенсированы, так что возникает стабильная генерация. Благодаря эффекту максимального усиления при кр. = кз. + + А/. выделяется направление при заданном положении кристалла и (при учете дисперсионного соотношения для фотонов) создается селекция частот таким образом, путем вращения кристалла может достигаться генерация перестраиваемого когерентного излучения. Это имеет важное прикладное значение. С помощью описанного оптического параметрического генератора и путем изменения угла вращения и температуры кристалла Ь1КЬ0з была осуществлена перестройка длины волны почти от [c.349]

Из этих членов имеет значение только первый. Он представляет волйу, распространяющуюся в том же направлении и с той же фазой, что и первичная звуковая волна, возникшая из-за тепловых флуктуаций. Поэтому будет происходить параметрическое усиление этой акустической волны и всех световых волн, рассеянных на ней. Такой процесс усиления будет продолжаться до тех пор, пока интенсивность рассеянного света не станет сравнимой с интенсивностью падающего. Это действительно и наблюдается на опыте. В отличие от некогерентного рассеяния на тепловых флуктуациях, вынужденное рассеяние Мандельштама — Бриллюэна когерентно. [c.614]

В области экспериментальной нелинейной оптики наиболее интересные исследования за время, прошедшее после написания книги Бломбергена, выполнены в области параметрического усиления и генерации света и вынужденного рассеяния. Особый интерес здесь представляют работы, имеющие целью создание плавно перестраиваемых параметрических генераторов непрерывного действия, использующих в качестве генераторов накачки газовые лазеры [51]. Широкий круг исследований по вынужденному комбинационному рассеяниювыполненных в разных странах, показал, что, хотя многие важные черты наблюдаемых здесь явлений согласуются с теорией типа теории, развитой в гл. 4 настоящей книги, имеются и явления, не укладывающиеся в эту теоретическую схему. К последним относятся существенные отличия в диаграмме направленности антистоксового излучения (иногда оно становится диффузным), аномально большие коэффициенты усиления стоксовых компонент, в несколько раз превосходящие теоретические, резкое уширение линий и т. п. Эти явления обсуждались на состоявшихся летом 1965 г. конференциях по [c.26]

С появлением лазеров стало возможным проводить эксперименты с мощными пучками когерентного света. При этом было обнаружено (Чиао, Таунс и Стойчев [23]), что при превышении интенсивностью света некоторого порогового значения наблюдается увеличение стоксовой линии в спектре мандельштам-бриллюэновского рассеяния, сопровождающееся генерацией мощной звуковой волны. Описанное явление, ранее предсказанное теоретически (см. обзор [24]) и представляющее собой одну из разновидностей процессов параметрического усиления, получило наименование шнг/ж енного рассеяния Мандельштама — Бриллюэна (ВМБР). Теория его, как макроскопическая, так и квантовая, развивалась многими авторами [3, 4, 24]. [c.348]

Поскольку излучение с частотой 0)2 в процессе генерации разностной частоты усиливается, открывается возможность получения разностной частоты двух сигналов сильного (накачка) с частотой 0)3 и очень слабого с частотой 0)2. Если слабый сигнал частоты 0)2 проходит через нелинейный кристалл несколько раз, то на каждом проходе мощность его будет все более и более возрастать одновременно будет нарастать и сигнал на частоте 0)1. Однако слабый сигнал 0)2 совсем не обязательно должен подаваться на кристалл извне соответствующая спектральная компонента может возникать за счет собственных шумов среды. Большое число проходов такого сигнала по кристаллу можно обеспечить, поместив его в резонатор, образованный двумя зеркалами, отражающими на частоте 0)2. Если при этом величина усиления за один проход излучения по резонатору превышает потери за один проход, такая система самрвозбуждается. Речь идет фактически о принципе действия так называемого параметрического генератора света, детально описанного в гл. 7. [c.66]

Что касается стоксовой компоненты, то она явно усилится потому, что к тепловой волне прибавится волна, вызванная электрострикцией, одинаковой с ней частоты и фазы. И хотя первоначально мало, из-за огромных значений Е произведение Е Еу достаточно, чтобы стоксова компонента увеличила интенсивность, а это в сво1Ъ очередь приведет к росту р, и т. д. Это и есть процесс параметрического усиления или параметрического резонанса. В этом процессе происходит перекачка энергии из светового луча рубинового лазера в свет стоксовой компоненты и в гиперзвук. Рассеяние в обратном направлении (9 = 180°) в результате параметрического резонанса при достаточной интенсивности возбуждающего света может дать сразу два квантовых генератора — генератор света на частоте (со — О) и генератор гиперзвука на частоте (см. ниже). В опытах [595] мощность гиперзвуковой волны в кристалле составляла киловатт, а в опытах [630] она была в несколько раз больше. [c.418]

В описанных выше параметрических явлениях люминесценции, усиления и генерации света принимали участие фотоны трех частот (О,, г, 3. Известны и более сложные многофотонные параметрические процессы (четырех-, пяти-, шестифотонные и т. д.). [c.853]

Наконец, обсудим место лазеров на динамических решетках в квантовой электронике. Первые квантовые генераторы оптического диапазона, созданные уже более 25 лет назад, использовали для усиления явления вынужденного излучения света в среде с инвертированной населенностью (рубин [1], газовые смеси [2]). Активная среда в этих лазерах становилась усиливающей под действием стороннего источника накачки (оптического,, электрического, химического и т.д.), создающего в среде инверсию. Однако достаточно скоро появились также генераторы, использующие нелинейнооптические процессы усиления — вынужденные рассеяния [3] и параметрические многоволновые взаимодействия [4] ). Необходимым условием их реализации было использование для накачки оптического излучения с достаточной степенью монохроматичности. [c.258]

Тем не менее эффект комбинационного усиления, обусловленный параметрическим взаимодействием электромагнитных волн и волн мате- ильного возбуждения, находит применение в других схемах нелинейной лазерной спектроскопии комбинационного рассеяния, светоспектроскопии вынужденного комбинационного усиления и активной спектроскопии КР (или спектроскопии когерентного антистоксова рассения света), о которых речь пойдет ниже (см. 4.3). Параметрическое взаимодействие волн разной природы объясняет также возникновение в процессе ВКР антистоксовых компонент в общем случае нескольких порядков [2,4,28. [c.225]

Выведенные ранее формулы остаются справедливыми следует произвести лишь подстановки соответствующих физических величин. В кристаллах и жидкостях при комнатной температуре поглощение акустических волн оказывается много большим, чем поглощение световой волны в прозрачной среде. Типичное значение коэффициента поглощения для гиперзвуковой волны Ог при температуре 300° К на частоте 10 гц составляет 400 сж величина аг возрастает как квадрат частоты. Поглощение же света характеризуется коэффициентом а < 0,1 СЛ1 . Следовательно, можно ожидать усиления рассеянной световой волны с частотой соз- Рассеяние Мандельштама — Бриллюэна во многом похоже на комбинационное рассеяние света. Действительно, в элементарном акте рассеяния квант частоты лазера (оь поглощается, световой квант частоты со = соь — соак излучается, а акустический фонон Йсоак = из-за сильного затухания звука в среде поглощается. Легко видеть, что если величина аг постепенно уменьшается до значения, сравнимого с величиной аз, характер процесса рассеяния изменяется. При больших аг это процесс типа комбинационного рассеяния, где усиливается в основном рассеянная световая волна, а при малых а — процесс параметрической генерации одновременно обеих волн — акустической и световой. Экспериментально последний режим можно реализовать путем охлаждения кристалла до температуры жидкого гелия, при которой величины аг и аз оказываются сравнимыми. [c.161]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...