Параметрический генератор обратной волны

Строго говоря, уравнения (8.72) справедливы в случае бегущей волны, когда в кристалле произвольной длины распространяются три волны с частотами (Oi, (02, соз- Покажем теперь, каким образом эти уравнения можно применить к случаю оптического параметрического генератора, схематически показанного на рис. 8.8. Рассмотрим сначала этот генератор, работающий по схеме двойного резонатора. В этой схеме внутри резонатора в прямом и обратном направлениях распространяются две волны с частотами (Oi и (02. Параметрический процесс имеет место здесь только тогда, когда направления распространения этих волн и волны накачки совпадают (поскольку лишь при данных обстоятельствах удовлетворяется условие фазового синхронизма). Если развернуть оптический путь волны в резонаторе так, как показано на рис. 8.9, а, то из рисунка очевидно, что волны испытывают потери на любом участке пути, в то время как параметрическое усиление имеет место лишь на одном из двух отрезков пути. Эту ситуацию можно эквивалентно представить в виде схемы, приведенной на рис. 8.9, б, если соответствующим образом определить коэффициент эффективных потерь а, (/=1, 2). Потери, определяемые на рис. 8.9,6 длиной кри- [c.508]

Оптические параметрические генераторы наряду с лазерами на красителях являются наиболее важными источниками перестраиваемых по частоте ультракоротких световых импульсов. Под параметрическим усилением и генерацией понимают нарастание интенсивности или генерацию двух световых волн с частотами 0)2 и соз в определенной среде, облучаемой сильной световой волной, называемой волной накачки, с частотой соь Параметрическое взаимодействие следует рассматривать как процесс, обратный процессу смешения частот. Если исходное излучение является монохроматическим, то частоты усиливаемых и генерируемых волн со2 и соз связаны с частотой исходной волны oi соотношением [c.286]

Сведением положительной обратной связи параметрический усилитель можно превратить в генератор. Для этого нелинейную среду, как в лазерах, помещают в оптический резонатор, образованный двумя зеркалами (рис. 10.4). Нелинейный кристалл ориентируется так, что для волн, распространяющихся в одном направлении перпендикулярно зеркалам, выполняется условие пространственного синхронизма к + к2 = к либо к1 +к2 = кз. Зеркала М и имеют высокие коэффициенты отражения для частот (01 и со2, так что сигнальная и холостая частоты (01 и (02 соответствуют высокодобротным модам резонатора. Зеркало М одновременно должно быть прозрачно для частоты и>з излучения накачки. При достаточно большой мощности волны накачки параметрическое усиление одной из волн С01 или (02 на длине нелинейного кристалла превысит суммарные потери за проход, возникающие из-за неполного отражения от зеркал, поглощения, рассеяния и других причин. Тогда происходит самовозбуждение генератора (с затравкой из-за параметрической люминесценции ) и возникает когерентное излучение на частотах со1 и со2. [c.496]

На квант, языке эти условия, обобщающие (2), означают, что при распаде кванта накачки сохраня1о тся как энергия, так и импульс фк). Нарастание амплитуд волн во времени и пр-ве (распадная неустойчивость) также ограничивается нелинейными эффектами если значит, часть энергии накачки израсходована на возбуждение этих волн, то возможен обратный процесс — рост энергии накачки за счёт ослабления волн на частотах сох, з в среде без потерь такой обмен энергией происходит периодически. Параметрические и нелинейные резонансные вз-ствия волн характерны, напр., для разл. типов волн ь плазме, мощных световых волн (см. Параметрический генератор света), волн в электронных пучках и др. волн, процессов. [c.521]

Генерация при попутном векторном четырехпучковом взаимодействии. Попутные параметрические процессы обеспечивают усиление двух волн — сигнальной и рождающейся в результате взаимодействия холостой. Поэтому генераторы на их основе могут создаваться за счет введения обратной волны как по сигнальной, так и по холостой волне. Возможно использование как линейных, так и кольцевых резонаторов. Здесь мы рассмотрим только кольцевые однонаправленные генераторы для описания генерации в линейных резонаторах необходим анализ системы уравнений, включающий набор встречных волн (шестипучковое взаимодействие). [c.166]

Параметрические генераторы. Как хорошо известно, если в среде возникает люминесценция, то, используя достаточно добротный резонатор, можно осуществить обратную связь и создать, таким образом, генератор излучения заданной частоты. Использование параметрической люминесценции позволяет создать параметрический генератор. Основная ценность параметрического генератора — возможность изменять частоту генерации в широких пределах. Эта возможность обусловлена основной закономерностью взаимодействия связанных волн, обсуждавшейся выше,— выполнение закона сохранения энергии типа (7) возможно при любом соотношеиии между частотами взаимодействующих волн. В наиболее распространенном типе параметрического генератора в качестве нелинейной среды используется анизотропный кристалл. Прп изменении ориентации кристалла относительно оси резонатора условия синхронизма выполняются в нем для волн различных частот. Таким образом, изменяется частота генерируемого излучения. Различные модификации параметрических генераторов детально описаны в [4] и [7]. [c.164]

Развитие лазерной техники дало возможность значительно расширить круг используемых в задачах лазерного зондирования влажности атмосферы лазеров. Это в первую очередь лазеры на красителях. С помощью таких лазеров, перестраивающихся в области полосы поглощения водяным паром 0,72 мкм [24, 27], были проведены успешные измерения влажности во всей толще тропосферы. Все более широкое использование приобретает перестраиваемый в диапазоне 0,72... 0,78 мкм лазер на основе кристалла александрит [26]. Самые широкие перспективы для лазерного зондирования влажности атмосферы открываются при использовании лазера на кристалле сапфир с титаном, обладающего уникальными возможностями непрерывной перестройки длины волны излучения в необычайно широком спектральном диапазоне, от 650 до 1150 нм. В районе 1,77 мкм проводилось зондирование водяного пара с помощью параметрического генератора света (ПГС) на основе ниобата лития [34] и перестраиваемого лазера на кристалле Со Mgp2 [53]. В среднем ИК-диапазоне спектра первые измерения профилей влажности проводились вдоль горизонтальной трассы с помощью импульсного СОг-лазера [63] с ис пользованием дискретной перестройки длины волны излучения на линиях Р(12), Р(18) и Р(20) в 10-мкм полосе излучения. Малая эффективность обратного рассеяния в этой области спектра естественно снижает диетанционность зондирования при прямом детектировании лидарных сигналов. Даже при энергии в импульсе 1 Дж в этих измерениях профиль влажности устойчиво восстанавливался на расстояниях не более 1 км. Однако в этой области спектра последние годы активно развиваются чувствительные методы когерентного (гетеродинного либо гомодинного) приема лидарных сигналов. Они значительно повышают потенциал лидара даже при умеренных энергиях лазерного передатчика. Первые сообщения об измерениях профилей влажности с помощью когерентного лидара на основе гетеродинного СОг-лазера приведены в [40]. [c.191]

В гл. 6 мы подчеркивали, что параметрическое преобразование частоты вверх является частным случаем процесса генерации излучения суммарной частоты. Подобно этому, параметрические усилители и генераторы являются частными случаями генераторов разностной частоты. Из соотношений Мэнли — Роу (разд. 2.14) мы знаем, что в процессе генерации разностной частоты фотон наибольшей частоты распадается на два фотона с меньшими частотами энергия, черпаемая из пучка с большей частотой, распределяется между двумя пучками с меньишми частотами. Следовательно, этот процесс можно использовать для усиления волн слабый сигнал заставляют взаимодействовать с мощной волной накачки, имеющей более высокую частоту, тогда обе волны — возникающая в процессе взаимодействия волна разностной частоты (известная под названием холостой волны ) и первоначальный сигнал — усиливаются. Если холостая волна и усиленный сигнал снова проходят, имея нужную фазу, через тот же самый нелинейный кристалл, то обе волчы снова усиливаются. Более того, даже если только одна из волн повторно и в нужной фазе пропускается через кристалл, то в результате снова получается усиление обеих волн. Таким образом, усилитель может быть превращен в генератор путем введения соответствующей обратной связи (т. е. резонатора) либо для обеих волн, либо только для одной из них. Если усиление за один проход превысит потери за тот же проход, самовозбуждение генератора может возникнуть с затравкой из шумов. Если и для сигнальной, и для холостой волн имеются резонаторы, то порог генерации, естественно, ниже, нежели в том случае, когда резонанс существует только для одной из них. Однако по другим соображениям (как показано в разд. 7.5) этот так называемый двухрезонаторный вариант параметрического генератора может быть менее предпочтительным. [c.189]

Оптический параметрический генератор (ОПГ) на кристалле из LiNbOa с накачкой ИАГ — Nd-лазером можно использовать вместо линенно-перестраиваемого газового лазера в качестве источника интенсивного настраиваемого инфракрасного излучения [28, 200]. Лидар, основанный ча таком излучателе и работающий по методу дифференциального поглощения, разработан авторами статьи [392, 393]. Был использован параметрический генератор на LiNbOa с выходной энергией 20 мДж, длина волны излучения перестраивалась в спектральном интервале 1,4—4,2 мкм, ширина линии составляла , 0 см-. Рассеянное в обратном направлении излучение собирали телескопом с диаметром зеркала 41 с.м и фокусировали его на охлаждаемом до 77 К фотодетекторе на основе InSb с площадью [c.448]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...