Стоксова компонента

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]

Все сказанное об усилении рассеянного света относилось к стоксовой компоненте. Антистоксово рассеяние есть процесс, обратный стоксовому, и для него имеет место не усиление, а ослабление интенсивности. Причина появления мощного антистоксова излучения иная, и для ее выяснения целесообразно исходить из классических представлений о природе комбинационного рассеяния, изложенных в 162. Согласно последним комбинационное рассеяние возникает в результате модуляции поляризуемости молекул колебаниями их ядер.. Рассмотрим, ради простоты, случай двухатомной молекулы и обозначим через изменение расстояния между ядрами в сравнении с его равновесным значением. Дипольный момент молекулы, индуцированный полем световой волны, записывается в виде [c.856]

Помимо указанной, существует и другая причина появления второй стоксовой компоненты первая стоксова компонента сама достигает большой мощности и начинает играть роль возбуждающего излучения, испытывая рассеяние с уменьшенной на ш частотой, т. е. с частотой — Ш = со — 2со = со . Этот процесс каскадного рассеяния особенно важен потому, что сопровождается усилением, аналогичным усилению первой стоксовой компоненты. [c.858]

Нелинейность вынужденного рассеяния характеризуется тем, что интенсивность излучения первой стоксовой компоненты I s при прохождении через слой активной среды А/ (рис. 36.8, а) возрастает на величину Д/вып, пропорциональную не только интенсивности возбуждающего излучения 1, но и пропорциональную самой величине /ь,, т. е. [c.313]

Благодаря этому по мере прохождения через активную среду интенсивность первой стоксовой компоненты усиливается лавинообразно. Этот процесс схематически показан на рисунке утолщением соответствующей стрелки. В спонтанном комбинационном рассеянии, которое описывается вторым членом в (36.21), прирост интенсив- [c.313]

Рис. 36.9. Зависимость энергии первой (2), второй (3), третьей (4) и четвертой (5) стоксовых компонент вынужденного комбинационного рассеяния от энергии возбуждающего излучения кривая 1 — энергия возбуждающего излучения на выходе из кюветы

Быстрый рост интенсивности первой стоксовой компоненты обусловлен тем, что в эту компоненту переходит значительная часть (примерно до 70 %) интенсивности возбуждающего излучения. Поэтому первая стоксова компонента сама начинает играть роль падающего излучения и возбуждает вторую стоксову компоненту I s- По мере распространения излучения в активной среде интенсивность второй компоненты также быстро возрастает и она в свою очередь возбуждает третью стоксову компоненту и т. д. (см. рис. 36.8, а). Таким образом, происходит постоянная перекачка энергии падающего излучения в более высокие стоксовы компоненты. Интенсивность исходного излучения / при этом соответственно падает. [c.314]

Экспериментальная зависимость энергии различных стоксовых компонент от энергии возбуждающего излучения показана на рис. 36.9. Как видно из рисунка, энергия возбуждающего излучения W, прошедшего через активную среду (кривая /), быстро достигает насыщения. При этом весь прирост энергии падающего излучения перекачивается в энергию первой стоксовой компоненты. При достижении W некоторого порогового значения происходит очень быстрое, почти скачкообразное нарастание энергии первой стоксовой компоненты (кривая 2). При некотором пороговом значении W s возбуждается и начинает быстро расти энергия второй стоксовой компоненты W2s, вследствие чего рост li is прекращается и наступает насыщение. Такая же зависимость наблюдается и в случае второй стоксовой компоненты. Для третьей и четвертой стоксовых компонент ход зависимостей Wss и Was от W оказывается более плавным, а значение энергии этих компонент в области насыщения составляет лишь малую долю энергии второй стоксовой компоненты. Это обусловлено тем, что часть энергии из- [c.314]

Если источником возбуждающего излучения служит неодимовый лазер (Я=1,06 мкм), то первая стоксова компонента в водороде имеет длину волны 1,9 мкм, а вторая — длину 8,6 мкм. Если энергия в импульсе длительностью 50 нм для лазера составляет около 100 Дж, то для первой стоксовой компоненты она равна около 5 Дж, а для второй — около 1 Дж. Таким образом, при сравнительно несложном оборудовании можно получить импульсное излучение в инфракрасной области спектра с мощностью порядка 20 МВт. Комбинируя рассеивающие среды на основе вынужденного комбинационного рассеяния, можно получать перестраиваемые лазеры в широком диапазоне длин волн. [c.315]

Переизлучение энергии в квантовой теории сводится к представлению о рассеянии как о поглощении падающего на систему фотона с последующим испусканием рассеянного фотона. Энергетический спектр молекулы образуется электронным спектром входящих в нее атомов и колебательными и вращательными уровнями энергии молекулы. Колебательные движения и вращательные движения молекулы квантованы и соответствующие энергетические уровни дискретны. Комбинационное рассеяние образуется в результате переходов между колебательными уровнями. Разность энергий между соседними уровнями равна Ш. Если молекула поглощает падающий фотон с энергией й(о, то может случиться, что энергия Ш будет затрачена для перехода молекулы на более высокой энергетический уровень. Оставшаяся энергия Н(й — Ш) = Н ( > — Q) испускается в виде рассеянного фотона частоты со — Q. При переходе из возбужденного по колебательным уровням энергии состояния на более низкий энергетический уровень молекула может освободившуюся при этом энергию Ш передать рассеиваемому фотону, энергия которого при этом равна Н(й + h l = й(со -Ь Q), т. е. частота фотона увеличивается. В спектре комбинационного рассеяния линии излучения с уменьшением частоты называются стоксовыми, а с увеличением частоты-антистоксовыми. При не очень высоких температурах молекулы по энергиям распределены в соответствии с распределением Больцмана и число молекул, способных принять участие в образовании стоксовых компонент комбинационного рассеяния, больше, чем в образовании [c.266]

Если компоненты накачки представлены плоскими волнами с волновыми векторами и f j, то волна когерентных молекулярных колебаний также будет плоской с волновым вектором q=ki—f j. Рассеяние зондирующего излучения с частотой 0) и волновым вектором f носит в этом случае характер дифракции на бегущей волне когерентных молекулярных колебаний (рис.). Вследствие Доплера зффекта частота дифрагированной волны отличается от частоты волны зондирующего излучения на ( oi — — (1)2), т. е. шс=ш—( i)i—Mj) (частота стоксовой компоненты КР) либо = ( ji —Шя) (частота антистоксовой компоненты КР), а её волновой вектор определяется соотношениями типа условий Брэгга кс=к— - ki—k2) (в сл>"чае стоксова рассеяния) либо f a—(f j—/. 2) (в случае антистоксова рассеяния). [c.391]

К — число молекул в единице объёма, Лд и — показатели преломления среды на частотах накачки и стоксовой компоненты). Типичное значение д для наиб, важных комбинационно-активных сред (сжатый водород, жидкий азот, кристалл кальцита и др.) составляет 10 —10 см/Вт. [c.303]

В этих экспериментах не делалось попыток измерить спектр каждой стоксовой линии с высоким разрешением, В недавней работе [27] для изучения развития процесса ВКР в кварцевых световодах изучалась форма стоксовой компоненты первого порядка, полученной при распространении по световоду длиной 100 м импульсов накачки длительностью 1 не от аргонового лазера с синхронизацией мод ( = 514,5 км). На рис, 8.3 показаны спектры, наблюдавшиеся при трех уровнях мощности накачки. На всех спектрах заметны два пика-широкий на 440 см (13,2 ТГц) и узкий на 490 см (14,7 ТГц). При увеличении мощности накачки пиковая мощность широкой линии достигает насыщения, в то время как узкий пик продолжает [c.224]

Рис. 8.2. Спектр ВКР с пятью стоксовыми компонентами Si — 5 при накачке импульсами на длине волны 1,06 мкм. Вертикальная линия показывает выходную мощность излучения накачки, Пиковая мощность измерялась после монохроматора с разрещением 1,5 нм [18].

Возможное применение волоконных ВКР-усилителей предварительное усиление сигнала перед его регистрацией на приемнике системы оптической связи [72]. Измерения в эксперименте показали [63], что отношение сигнал/шум на приемнике определяется усиленным спонтанным КР, которое неизменно сопутствует процессу усиления. Часть энергии накачки преобразуется в спонтанное стоксово излучение и усиливается вместе с сигналом. Таким образом, выходное излучение состоит не только из желаемого сигнала, но также из широкополосного шума с шириной спектра 10 ТГц или более. В приближении неистощенной накачки можно получить аналитическое выражение для мощности усиленного спонтанного излучения [60]. С практической точки зрения представляет интерес отношение мощностей сигнала при включенной и выключенной накачках. Это отношение можно измерить экспериментально. Эксперимент с накачкой на длине волны 1,34 мкм показал, что это отношение составляет около 24 дБ для первой стоксовой компоненты на длине волны 1,42 мкм. но падает до 8 дБ, когда первая стоксова компонента используется для усиления сигнала на длине волны 1.52 мкм. Это отношение в схеме со встречными волнами сигнала и накачки Меньше, чем в схеме, где они распространяются в одном направлении [c.231]

Поскольку генерация стоксовых компонент ВКР высших порядков происходит даже в области положительной дисперсии, возможна генерация солитонов ВКР даже тогда, когда начальная длина волны намного меньше длины волны нулевой дисперсии. Это было продемонстрировано в эксперименте [122], где импульс с длиной волны [c.251]

В недавних экспериментах [134 136] для накачки солитонных ВКР-лазеров использовались импульсы длительностью 100 пс от Nd ИАГ-лазера с длиной волны генерации 1,32 мкм. Такой выбор длины волны интересен возможностью использовать обычные световоды с 1,3 мкм. К тому же импульсы и накачки, и ВКР близки к длине волны нулевой дисперсии и могут перекрываться в световоде достаточно долго, чтобы обеспечить нужное усиление (длина группового разбегания 300 м). В эксперименте [134] были получены импульсы длительностью 160 фс при этом использовался световод, не сохраняющий поляризацию, длиной 1.1 км. Импульсы имели широкий пьедестал, и в солитонной составляющей содержалось лишь около 20% энергии импульса. В другом эксперименте [136] использовался световод со смещенной дисперсией 1,46 мкм). При генерации второй и третьей стоксовых компонент вблизи длин волн 1,5 и 1,6 мкм соответственно наблюдались солитоны длительностью около 200 фс. Этот процесс каскадного ВКР использовался также для генерации солитонов вблизи длины волны 1,5 мкм при накачке импульсами на длине волны 1,06 мкм [137]. При этом три перовые стоксовы компоненты расположены в области положительной дисперсии световода (Хр 1.3 мкм). Четвертая и пятая стоксовы полосы образуют в спектре широкое крыло в области длин волн 1,3-1,5 мкм, которое содержит около половины входной энергии. Автокорреляционные функции импульсов на длинах волн 1,35 1,4 1,45 и 1,5 мкм показали, что энергия в пьедестале уменьшается с увеличением длины волны. Действительно, импульсы вблизи 1,5 мкм почти не имели пьедестала. [c.253]

В случае, когда стоксова компонента попадает в область аномальной дисперсии групповой скорости, картина радикально изменяется, [c.143]

При Р, с. отдельными молекулами, в отличие от Р. с. атомами, в спектре рассеяния появляются новые, соседние с несмещённой, линии. Неупругое Р. с. молекулами наз. комбинационкшж рассеянием света (эффектом Рамана). Классик, теория объясняет это рассеяние внутримолекулярным движением, модулирующим электронную поляризуемость молекул, что приводит к появлению спектральных сателлитов воз-бужда ющей гармоники и вместе с этим меняет интенсивность рассеянного света. Интенсивность сателлитов определяется глубиной модуляции поляризуемости и обычно составляет 10 и менее от интенсивности рэле-евской ЛИВИИ. Причём стоксовы компоненты рассеяния гораздо интенсивнее антистоксовых при темп-рах Г /г со — а к. Смещение линий Дш = со — о/ определяется частотами внутримолекулярных колебаний. [c.279]

В кваэичастичном описании Р. с. трактуется как соударение фотона с кваэичастицей (рис. 1), если она имеется в нач. состоянии среды АГ), или как рождение квази-частиц, еслп Му — их вакуумное состояние. Если Р. с. связано в осн. с рождением квазичастнц, то спектры рассеяния несимметричны относительно рэлеевской линии доминирует, как и при комбинационном Р. с. на молекулах, стоксова компонента. Такая картина наблюдается и вблизи рэлеевской линии при понижении темп-ры. [c.282]

При увеличении мощности накачки компонента с отстройкой 440см , как более высокочастотная, может служить накачкой для ВКР-усиления низкочастотной компоненты, отстроенной на 490 см . Это в точности соответствует картине рис. 8.3. В конце концов мощность стоксова излучения становится достаточной для накачки стоксовой компоненты второго порядка. Данная модель построена в приближении постоянной накачки, однако она достаточно точна для качественного объяснения графиков на рис. 8.3, поскольку для импульсов длительностью > 1 не дисперсионные эффекты [c.225]

Для оптимального режима работы ВКР-усилителей на основе световодов из кварцевого стекла разность частот накачки и сигнала должна соответствовать пику комбинационного усиления на рис. 8.1 ( 13 ТГц). В ближнем ИК-диапазоне наиболее практичный источник накачки-Nd ИАГ-лазер, работающий на 1,06 или 1,32 мкм. Для этого лазера максимальное усиление возникает на длинах волн сигнала 1,12 и 1,40 мкм соответственно. Однако с точки зрения оптической связи наиболее интересны длины волн 1.3 и 1,5 мкм. Nd ИАГ-лазер в этом случае можно использовать, если накачкой для сигнала служат стоксовы компоненты высших порядков. Например, стоксова компонента третьего порядка с длиной волны 1,24 мкм от лазера на длине волны 1,06 мкм может служить накачкой для усиления сигнала па длине волны 1,3 мкм. Действительно, в такой схеме былС) получено усиление 20 дБ [56]. Таким же образом первая стоксова компонента на длине волны 1,4 мкм ВКР от лазера с длиной волны 1,32 мкм может служить накачкой для сигнала на длине волны [c.231]

До сих пор рассматривалось ВКР только первого порядка. Такое ВКР наблюдалось в эксперименте с импульсами накачки длительностью 5 ПС на длине волны 615 нм пиковой мощностью 1,5 кВт [95]. В ближнем ИК-диапазоне генерация стоксовых компонент высших порядков может происходить при накачке импульсами на длине волны 1,06 мкм. Эффективность ВКР может существенно возрасти, если использовать световоды с сердцевиной, легированной PjOj, что обусловлено относительно высоким рамановским коэффициентом усиления в стеклах, содержащих PjOj. Возможность использования таких световодов при ВКР привлекает к ним большое внимание [114, 115]. [c.245]

Солитонные эффекты ВКР нашли применение в солитонных ВКР-лазерах [132-138]. Подобно солитонным лазерам, обсуждавшимся в разд. 5.3, такие лазеры дают выходное излучение в виде солитонов длительностью 100 фс, но на длине волны, соответствующей стоксовой компоненте первого порядка. Кроме того, длина волны может перестраиваться в довольно больших пределах ( 10 нм) с помощью метода временной дисперсии, о котором говорилось в разд. 8.2.2. Обычно используется кольцевая схема, показанная на рис. 8.18. Ди-хроичная пластинка с высоким отражением на длине волны накачки и с частичным на стоксовой длине волны используется для ввода излучения накачки и вывода лазерного излучения. [c.252]

На рис. 10.9 показан спектр, наблюдавшийся на выходе световода длиной 20 м при накачке пиковой мощностью 1 кВт, поляризованной под углом 0si44° [21]. Наличие в спектре стоксовой и антистоксовой полос с частотной отстройкой +4 ТГц обусловлено четырехволновым смешением типа I. Стоксова волна поляризована вдоль медленной оси, в то время как актистоксова-вдоль быстрой оси световода. Асимметричное уширение стоксовой линии и линии накачки вызвано совместным действием эффектов ФКМ и ФСМ (см. разд. 7.4). Относительное увеличение стоксовой компоненты обусловлено комбинационным усилением. Линия с частотной отстройкой 13 ТГц является стоксовой компонентой ВКР. Она поляризована вдоль медленной оси, поскольку мощность накачки в медленной поляризационной моде несколько больше, чем в быстрой (0 44°). Увеличение 0 на 2-3 приводит к изменению поляризации излучения ВКР. Небольшой пик вблизи 10 ТГц возникает в результате невырожденного четырехволнового смешения (со, oj), в процессе которого слабая стоксова волна ВКР усиливается в поле накачки и стоксовой волны вырожденного четырехволнового смешения. Фазовый синхронизм может возникать только при поляризации излучения ВКР вдоль медленной оси. Пик вблизи 10 ТГц исчезает при увеличении [c.299]

В этой ситуации отпадает необходимость в бигармонической накачке. Для возбуждения комбинационного резонанса достаточно одного фемтосекундного импульса, поскольку сдвинутая на частоту молекулярных колебаний спектральная компонента поля (стоксова компонента) содержится уже в самом импульсе накачки. Процессы КАРС в этом случае носят характер своеобразного комбинационного самовоздейст-вия за счет возбуждения молекулярных колебаний происходит перераспределение энергии в спектре сверхкороткого светового импульса (смеш,ение в стоксову область), возбуждающего комбинационноактивную среду (рис. 3.29). [c.156]

Смотреть страницы где упоминается термин Стоксова компонента : [c.600] [c.854] [c.858] [c.315] [c.267] [c.335] [c.362] [c.362] [c.478] [c.421] [c.422] [c.422] [c.159] [c.223] [c.224] [c.227] [c.246] [c.251] [c.252] [c.265] [c.272] [c.273] [c.274] [c.145]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...