Оптическая нелинейность, ее измерение

Нелинейные оптические методы измерения длительности ультракоротких импульсов [c.117]

Точное измерение оптической нелинейности [c.104]

Анализ работ, посвященных измерению оптических нелинейностей, показывает, что в большинстве их измеряется относительная, а не абсолютная величина нелинейности, причем точность измерений чаще всего не очень высока. Причины этого понятны. При абсолютных измерениях необходимо с высокой точностью регистрировать мощность основной волны, мощность второй гармоники и пространственное и временное распределение интенсивности лазерного пучка. Выполнить все эти измере- [c.104]

ТОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ Ю5 [c.105]

Как практически измеряется величина оптической нелинейности При абсолютных измерениях величину оптической нелинейности можно рассчитать, исходя из соотношения, связывающего мощность второй гармоники с мощностью основного излучения (выражение 2.52). При этом используются экспериментальные данные о профиле пучка, длине кристалла и его ориентации в направлении синхронизма. Исследуется спектр основного излучения для определения числа лазерных мод и распределения энергии по модам. Затем измеряется мощность второй гармоники при проходе через положение синхронизма. После этого можно рассчитать величину оптической нелинейности. Следует отметить, однако, что для исключения возможных ошибок при выполнении таких измерений необходим тщательный учет различных побочных факторов. [c.105]

ТОЧНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ 07 [c.107]

Относительные измерения оптической нелинейности можно провести и с помощью синхронных взаимодействий. В этом случае исходный лазерный пучок расщепляется на два, так чтобы можно было одновременно генерировать ВГ в двух кристаллах— в опорном и исследуемом. Измеряя отношение мощностей вторых гармоник, генерируемых синхронно в обоих кристаллах, можно получить нужную информацию. Однако, прежде чем делать выводы о величине нелинейных коэффициентов, следует весьма тщательно проанализировать полученные экспериментальные данные, поскольку в ряде случаев для получения точных результатов необходимо сделать ряд поправок. Исчерпывающая информация о таких поправках содержится в работе Нэша и соавт. [122], посвященной детальному изучению иодата лития. [c.108]

Нелинейные коэффициенты ADP и KDP (приложение II) были измерены весьма тщательно, поскольку эти кристаллы широко используются в качестве опорных материалов при относительных измерениях оптических нелинейностей. [c.122]

Оптическая активность 38 Оптическая нелинейность, ее измерение 104, 105 Оптическая ось 29, 32—35, 90 Оптическое детектирование 52 Ориентация кристалла 33, 34 Орторомбическая система 28, 38 [c.257]

Высокие плотности мощности и энергии, получаемые в современных лазерных установках, могут приводить к нелинейным оптическим эффектам, которые отсутствуют при работе с обычными световыми потоками. Поэтому необходимо сводить к минимуму взаимодействие между излучением и системами контроля. Общим требованием для всех методов измерения является по возможности максимальное удаление приемника излучения от лазера. Однако, если это требование выполнить не удается и излучение контролируется непосредственно около лазера, то необходимо тщательно его отфильтровывать, чтобы исключить попадание на приемник спонтанного излучения света лампы накачки, а при работе в инфракрасном диапазоне и осветительных приборов. [c.94]

Применения Ф. э. весьма разнообразны. Око используется в нелинейной спектроскопии для измерения времён релаксации, исследования тонкой и сверхтонкой структур квантовых уровней энергии, изучения параметров столкновений в газах, идентификации типов квантовых переходов и т. д. Перспективны приложения эффектов Ф. э. в динамической голографии, в системах оптической обработки информации, в частности в системах оперативной памяти в оптических компьютерах, и т. д. [c.355]

Интересный чертой волноводной дисперсии является то, что ее вклад в D (или pj) зависит от параметров волокна радиуса сердцевины а и разности показателей преломления сердцевины и оболочки Ли. Этот факт может использоваться для смещения длины волны нулевой дисперсии Хд к 1,55 мкм, где световоды имеют минимальные потери. Такие световоды со смещенной дисперсией [63] могут в перспективе применяться в оптических системах связи. Можно создавать волоконные световоды с весьма пологой дисперсионной кривой, имеющие малую дисперсию в широком спектральном диапазоне 1,3-1,6 мкм. Это достигается путем использования многих слоев оболочки. На рис. 1.7 показаны измеренные дисперсионные кривые [64] для двух таких световодов с несколькими оболочками, имеющих двух- или трехслойные оболочки вокруг сердцевины. Для сравнения дисперсионная кривая для световода с однослойной оболочкой также показана (штриховой линией). Световод с четырехслойной оболочкой характеризуется низкой дисперсией ( D < 1 пс/км нм) в широкой спектральной области от 1,25 до 1,65 мкм. Световоды с модифицированными дисперсионными характеристиками полезны для изучения нелинейных эффектов, когда в эксперименте требуются специальные дисперсионные свойства. [c.18]

Для измерений нелинейных восприимчивостей, описанных в предыдущем разделе, необходимы монокристаллы хорошего оптического качества. Эти кристаллы можно потом использовать в качестве нелинейных преобразователей. [c.91]

Наряду со способом преобразования светового сигнала в электрический для измерения параметров коротких световых импульсов применяется способ частотного преобразования сигнала, основанный на нелинейных оптических методах (см. гл. 8). [c.106]

Ошибки измерения пиковой мощности, обусловленные нелинейностью. При измерении высоких лазерных мощностей могут возникнуть осложнения за счет нелинейного взаимодействия света с материалами. Свойства таких оптических элементов, как спектральные фильтры, ослабители, расщепители пучков, отражатели и окна, могут изменяться при достаточно высоких плотностях потока. [c.196]

Основная проблема при измерении длины волны та же самая, что и при измерении любой длины точность отметки. Чтобы определить длину волны, пользуются эталоном (обычно нелинейным)— стабильным и воспроизводимым источником излучения. По шкале, калиброванной при помощи эталона, измеряют длину волны неизвестного излучения. Точность такого метода определяется погрешностью, с которой можно зафиксировать центры масштабных меток эталона и следов неизвестного излучения. Чем уже эти следы, тем выше точность измерения. Ширина же следа представляет собой свертку аппаратных функций источника, измерительного прибора и приемника. В отличие от рентгеновской или дальней инфракрасной области возможности измерения длины волны в оптическом диапазоне обычно не ограничиваются разрешающей способностью фотоприемника. Можно сконструировать оптическую систему с достаточно высокой дисперсией, чтобы полностью использовать разрешающую способность оптики. Обычные спектрографические фотопластинки и фотоумножители не вносят заметного уширения в линию. [c.321]

Недавно Терхьюн и его сотрудники [40] наблюдали нелинейные оптические эффекты, связанные не с нелинейными свойствами среды как целого, а с нелинейными свойствами отдельных молекул—так называемое трехфотонное молекулярное рассеяние. Последнее открывает важные перспективы изучения микроструктуры оптических нелинейностей и, несомненно, явится фактором, стимулирующим дальнейшие теоретические исследования. Интересно, что измеренная в работе -[40] нелинейная восприимчивость молекулы ССЦ соответствует восприимчивости типичных пьезоэлектрических ристаллов. Опыты такого рода могут способствовать выяснению вопроса о влиянии межмолекулярного взаимодействия на нелинейную восприимчивость. [c.19]

В качестве опорного материала при относительных измерениях наиболее широко используется кристалл ADP, параметры которого хорошо изучены и табулированы. Оптическая нелинейность- этого материала была измерена с высокой точностью Франко [53] в 1966 г. Для измерений использовался нефокуси-рованный пучок излучения гелий-неонового лазера (длина волны 6328 А), работаюш,его в режиме генерации одной поперечной и одной или многих продольных мод. Измеренное в этой работе значение оптической нелинейности ADP составило (1,36 12%) 10-э ед. СГСЭ. Этот результат был подтвержден в 1967 г. Бьёркхольмом и Сигманом [16], которые использовали сфокусированный пучок излучения гелий-неонового лазера (6328 А). Величина оптической нелинейности ADP по результатам их измерений составляет (1,38 16% ) 10 ед. СГСЭ. В оригинальных работах этих авторов содержится ряд ценных указаний по выполнению подобных измерений. [c.105]

Гораздо проще измерять относительную величину оптической нелинейности. В этом случае, во-первых, отпадает необходимость в абсолютном измерении мощностей взаимодействующих волн. Кроме того, такие измерения обычно не связаны с получением синхронного взаимодействия, и, следовательно, требования к качеству нелинейного кристалла существенно снижаются. Наконец, при относительных измерениях нет необходимости точно исследовать параметры основного излучения, поскольку то же самое излучение воздействует и на опорный образец. Метод измерений, о котором идет речь, был впервые использован Мейкером и соавт. [105] в 1962 г. в настоящее время он известен как техника полос Мейкера. Плоскопараллельная пластинка исследуемого кристалла ориентируется таким образом, чтобы измеряемый нелинейный коэффициент являлся основным в используемом взаимодействии. Например, для измерения коэффициента 36 = z3 y в кристалле KDP необходимо вырезать пластинку так, чтобы ось 2 кристалла лежала в плоскости ее входной грани, а нормаль к входной грани составляла угол 45° с осями хну. Тогда, если луч лазера, падающий нормально на входную грань пластинки, поляризован под углом 90° к оси z, компоненты поля и Еу равны. При этом генерируемая волна второй гармоники будет поляризована параллельно оси 2. Однако при, такой геометрии взаимодействие не будет синхронным и, следовательно, сигнал второй гармоники будет слабым. При повороте кристалла в плоскости, образованной падающим лучом и осью 2, мощность второй гармоники периодически меняется, поскольку при этом меняется эффективная длина взаимодействия и фазовая расстройка. Полученная зависимость мощности второй гармоники от угла поворота кристаллической пластинки представляет собой систему максимумов и минимумов и очень напоминает систему интерференционных полос, за что описанный метод и получил свое название. В действительности же появление таких полос обусловлено природой генерации второй гармоники при больших фазовых расстройках Ak. [c.106]

Следует отметить, что описанные выше методы измерения оптической нелинейности предполагают наличие соответствующих монокристаллов хорошего качества. Имеется в виду не самое высокое оптическое качество, а обычная оптическая однородность. В следующем параграфе мы ознакомимся с такой техникой измерения нелинейности оптических материалов, когда отпадает и это требование. Речь идет о разработанном Куртцем методе измерения нелинейности кристаллических порошков. [c.108]

Фиг. 4.3. Схема эксперимента по измерению оптических нелинейностей по методу Куртца [97]. I

При реальном обтекании летательного аппарата или его элементов (крыла, фюзеляжа, оперения и т.п.) при определенных углах атаки и числах Маха могут возникать отрывы пограничного слоя, приводящие к появлению нелинейности в суммарных аэродинамических характеристиках. В настоящее время идентифицировать отрывное обтекание при больших дозвуковых скоростях позволяют как количественные, основанные на измерении местной скорости (термоанемометр, лазерно-допплеровский измеритель скорости), так и качественные (пневмометрические, жидкая пленка, оптические) методы измерений. В качестве вариации пневмометрического метода измерений для определения перехода пограничного слоя на крыле использовался метод пульсаций полного давления [1]. В принципе такой метод может быть использован и для определения отрьша пограничного слоя. Однако для этого необходимо перемещать насадок полного давления вдоль поверхности или устанавливать поверхностные козырьки (трубки Стантона). [c.114]

Первый нелинейно-оптический эксперимент — просветление среды. С. И. Вавилов еще в 20-х годах высказывал мысль, что квантовая природа света должна обусловливать нарушение принципа суперпозиции световых волн в среде и приводить к нелинейно-оптическим явлениям. Совместно с В. Л Левшиным он осуществил в 1925 г. первый нели-ноино-оптический эксперимент — наблюдал просветление уранового стекла под действием света конденсированной искры. В эксперименте было зафиксировано уменьшение коэффициента поглощения стекла на 1,5 % при точности измерений 0,3 %. [c.215]

Третьей характерной кривой является график зависимости между напряжением и деформацией для определенного момента времени. Ясно, что для любого момента времени этот график будет представлять собой прямую линию с постоянным углом наклона. Линейная зависимость напряжений от деформаций (В каждый момент времени есть следствие неявного предположения о линейности моделей, состоящих из пружин и цилиндров с поршнями. Эта линейная зависимость в общем случае очень важна при исследовании напряжений и деформаций поляризационно-оптическим методом, так как она позволяет распростра- нить результаты, полученные на моделях из вязкоупругого материала, на натуру из упругого материала. Большая часть вязкоупругих материалов обладает линейной зависимостью между напряжениями и деформациями в определенных пределах изменения напряжений и деформаций (или даже времени). Существуют и нелинейные вязкоупругие материалы, полезные в некоторых специальных задачах. Однако в большинстве случаев приходится выбирать материал с линейной зависимостью между напряжениями и деформациями и следить за тем, чтобы модель из оптически чувствительного материала не выходила в ходе испытания за пределы области линейности свойств материала. При фотографировании картины полос момент времени для всех исследуемых точек оказывается одним и тем же. Если используются дополнительные тарировочные образцы, то измерения на них необходимо проводить через тот же самый интервал времени после приложения нагрузки, что и при исследовании модели. Читатель, желающий подробнее ознакомиться с использованием расчетных моделей для анализа свойств вязкоупругих материалов, может обратиться к другим публикациям по данному вопросу, в частности к книге Алфрея [1] ). [c.122]

СПЕКТРОСКОПИЯ (раздел физики, в котором изучают спектры оптические абсорбпионпая изучает спектры поглощения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового света акустическая — совокупность методов измерения фазовой скорости и коэффициента поглощения звуковых волн различных частот, распространяемых в веществе вакуумная — спектроскопия коротковолнового ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения, в которой применяют вакуумные спектральные приборы лазерная изучает полученные с помощью лазерного излучения спектры испускания, поглощения и рассеяния света мессбауэровская — метод изучения электрических и магнитных полей, создаваемых на атомных ядрах их окружением микроволновая — радиоспектроскопия электромагнитных волн сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн нелинейная — методы исследования строения вещества, основанные на нелинейных оптических явлениях оптико-акустическая — метод анализа вещества, основанный на изучении спектров поглощения света, возникающих [c.278]

Действие электрооптического затвора основано на использовании линейного (Поккельса вффекта) или квадратичного (Керра аффекта) эл.-оптич. эффекта — зависимости двулучепреломления среды от напряжённости приложенного к ней электрич. поля. Такой О. з. состоит из эл.-оптич. ячейки, помещённой между двумя параллельными (или скрещенными) поляризаторами. Управлепие затвором осуществляется обычно подачей на эл.-оптич. ячейку т. и. полуволнового напряжения — напряжения, при к-ром возникающее в среде двойное лучепреломление приводит к сдвигу фаз между обыкновенной и необыкновенной волнами на величину л. В технике измерений сверхкоротких лазерных импульсов для управления эл.-оптич. затвором вместо алектрич. нмиульсов используются мощные поляри-аов. световые импульсы (затвор Дюге и Хансена), к-рые, распространяясь в ячейке Керра, приводят вследствие нелинейности среды к возникновению оптически наведённого двулучепреломления. Скорость переключения таких О. 3. очень высока (до с). [c.453]

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) или частот (в порядке возрастав..я) выделяют радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, суб-миллиметровую спектроскопию, инфракрасную спектроскопию, оптическую спектроскопию (включающую ближнюю ИК-, видимую и частично УФ-области спектра и выделенную гл. обр. по прозрачности оптнч. материалов — стекла, кварца и др.), ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию. По характеру взаимодействия излучения с веществом С. подразделяют на линейную (обычную) С. и нелинейную спектроскопию, к-рая возникла благодаря применению лазеров для возбуждения спектров. Применение перестраиваемых лазеров на растворах красителей и полупроводниковых диодных лазеров, а также использование электронных цифровых методов регистрации спектров позволили достичь очень высокого спектрального разрешения и высокой точности спектральных измерений. [c.625]

Бигармоническая накачка от спектрохронографии и измерения огибающих когерентного и некогерентного откликов к прямой регистрации оптических колебаний. Одно из главных приложений фемтосекундной оптической техники — спектроскопия быстро протекающих процессов. Сейчас это уже сформировавшаяся область со специфическими методическими приемами (эффективно используется как линейный, так и нелинейный отклики среды), с разнообразной экспериментальной техникой. В этом параграфе мы проиллюстрируем ее возможности на примере когерентной спектроскопии рассеяния света — варианте нелинейной лазерной спектроскопии, пожалуй, наиболее тесно связанном с волновой нелинейной оптикой [46, 58]. [c.146]

Временное разрешение коррелятора зависит от точности установления временной задержки (для шага 1 мкм — 7 фс) и дисперсионным расплыванием в оптических элементах коррелятора. При необходимости оптический путь в кварце может быть уменьшен вплоть до минимальной тол-Ш.ИНЫ входного окна в вакуумную камеру. Толш,ина входного окна 3,5 мм соответствует длине дисперсионного расплывания УФ импульса (5i= =0,308 мкм) длительностью 8 фс. Измерения длительности в видимом и ИК диапазонах можно производить без вакуумирования нелинейного кристалла, что позволяет исключить прохождение импульсов через диспергируюш,ие элементы. [c.282]

Как указано выше, по одному лишь профилю скорости частицы можно проверить только постоянство скорости волны при использовании теории волн конечной амплитуды. Без одновременного измерения деформации второе условие теории, а именно, что скорость частицы является функцией деформации, установлено быть не может, не говоря уже о том, что не может быть найден и вид этой функции. В данном случае, однако, для отожженного алюминия мною были ранее получены и профиль скорости частиц, и профиль волны конечной деформации, и потому новые данные можно было обсудить в терминах нелинейной теории. Малверн и Эфрон не сравнивали свои результаты с моими измерениями и отметили только, что действительно, как было обнаружено мной еще в 1956 г., скорость волны в отожженном алюминии постоянна. Таког сравнение я провел в 1965 г. (Bell [1965, 1]). Темные кружки на рис. 4.161 отражают предсказанные значения скорости волны при разных скоростях частицы, полученные, исходя из моих предыдущ,их измерений смещений, проводившихся с помощью дифракционных решеток и оптической техники. Эти значения согласуются с получаемыми для отожженного алюминия при комнатной температуре согласно параболической функции отклика (4.25). [c.254]

KNbOs принадлежит к ромбической сингопии (точечная группа симметрии 2тт), для которой имеются следующие независимые нелинейно-оптические коэффициенты dl5, 241 dsi, йзг и ds3- Измеренные величины этих коэффи- [c.33]

Полученные экспериментальные данные позволяют выбрать материал для удвоения частоты по диэлектрическим измерениям, что в методическом отношении проще измерения нелинейно-оптических характеристик. Кроме того, диэлектрические измерения можно производить на порош- ках, так что для предварительных оценок не нужно вы ращивать монокристаллы. [c.336]

Экспериментальная проверка схемы была осуществлена при двух-nj KOBOM энергообмене излучения Аг -лазера (488 нм) на кристалле SBN. Обращенный пучок генерировался пассивным обращающим зеркалом на кристалле ВаТЮз (Лрс 14%). Оптические неоднородности SBN моделировались двумя травлеными стеклянными штастинками, помещенными соответственно на пути Е (0) и Е (/). Было показано, что расходимость усиленного пучка Е1 1) практически такая же, как и без искажающих пластинок. Небольшие остаточные искажения были связаны с пространственно неоднородными потерями на рассеяние и поглощение света в нелинейных кристаллах, которые являются необратимыми и вследствие этого не компенсируются. Количественные измерения показали, что усиление Е1 (/) падает с 20 до 10 раз при внесении искажений. Общая эффективность составляла т = 4 3,3 1,5 % для случаев отсутствия искажений, искажения только пучка накачки и обоих пучков соответственно. [c.236]

Электронный способ регистрации корреляционной функции ограничен пока интервалами времени, превышающими 100 пс. Если требуется измерение корреляционной функции интенсивности с временным разрешением в области пикосекунд, то умножение необходимо производить оптическим путем, т. е. применять нелинейные - оптические методы. Используемые в этом случае процессы могут считаться безынерционными вплоть до субпикосекундного диапазона, что обеспечивает соответствующее временное разрешение (см. разд. 3.3). [c.109]

Как следует из предыдущих разделов, в пикосекундном и особенно в субпикосекундном диапазонах производить измерения, основываясь на электронных и электронно-оптических методах, чрезвычайно трудно. Нелинейная оптика позволяет применить хорошо развитые методы и в особенности метод корреляционных измерений к предельно коротким световым импульсам. Только этим путем удалось измерить длительности импульсов первых лазеров с синхронизацией мод вскоре после их создания [3.9—3.13]. В качестве примеров таких методов мы рассмотрим генерацию второй гармоники и двухфотонную люминесценцию (о теоретических основах этих эффектов см [11, 30]). Кроме того, мы обсудим оптические затворы, основанные на эффекте Керра, индуцированном лазерным излучением. [c.117]

Кроме методов суммирования частот и двухфотонной люминесценции для измерения кросскорреляционной функции интенсивности применяются и другие нелинейно-оптические эффекты. К ним относится, например, параметрическое усиление, особенно пригодное для измерения слабых сигналов (см. п. 8.2.2). [c.124]

Измерение поляризации излучения лазера требуется во многих случаях, например при исследовании генерации оптических гармоник и других нелинейных эффектов, оптического гетеродинного и гомодинного приема, в экспериментах по интерференции и дифракции. Раньше мы уже говорили, что биения света невозможно наблюдать, если направления поляризации световых сигналов перпендикулярны друг другу. В опытах по интерференции мы обнаруживаем, что интерференции не будет, если идентичные во всех отношениях световые пучки поляризованы под прямым углом. То же самое верно и для противоположной круговой поляризации. В квантовой механике это объясняется тем, что световой пучок (фотоны) имеет две внутренние степени свободы. Чтобы охарактеризовать пучок света, мы с равным правом можем задавать как компоненты линейной поляризации, так и компоненты круговой поляризации. [c.89]

Адиабатические модули третьего порядка принципиально могут быть измерены танже по искажению и взаимодействию упругих волн в твердых телах. Величины этих акустических нелинейных эффектов (см. 3 этой главы) зависят от различных комбинаций А, В С. Однако этот Метод имеет свои весьма существенные трудности. Как и при определении нелинейного параметра жидкости (см. гл. 4, 2), нужны абсолютные измерения звукового поля. В прозрачных твердых телах их можно сделать оптическими методами в непрозрачных же [c.304]

Расширение круга задач, решаемых с помоидью лазерных методов, обусловливает необходимость существенного (на порядки величины) увеличения спектральной чувствительности измерений на слабых линиях поглондения и улучшения оптической заш,ииден-ности измерений от некогерентного фона дневного неба. Указанным требованиям в значительной степени удовлетворяют новые методы, используюш,ие в качестве физической основы нелинейную реакцию лазера на частотно-зависимое внешнее воздействие [5, 19, 23, 29, 31]. [c.204]

Для успешной разработки техники фотопластического ис-. следования динамических напряжений требуется соединение нелинейной фотомеханики с теорией распространения упругопластических волн. Фотопластический материал модели должен обладать пределом текучести , уровни напряжений в модели должны быть сопоставимы с напряжениями в прототипе, а расп )остраняющиеся волны напряжений должны разделяться на упругие и пластические составляющие. Поскольку поведение материала зависит от скорости, прежде чем пользоваться им, необходимо определить, как физические и оптические свойства меняются при изменении скорости деформирования, а также найти подходящий метод измерения постоянной деформации. Следовательно, значительные усилия должны быть направлены на процесс калибровки материала. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...