Условие генерации фазовое

В чем заключается условие волнового (фазового) синхронизма и как его используют в эксперименте для резкого повышения КПД генерации второй гармоники [c.456]

Принцип действия. Для осуществления лазерной генерации в режиме самовозбуждения необходимо, как известно, обеспечить 1) амплитудное условие генерации, т.е. создать усиление в активной среде, достаточное для компенсации всех видов потерь 2) фазовое условие генерации, т.е. реализовать положительную обратную связь за счет использования оптических резонаторов либо самопроизвольно записывающихся объемных фазовых решеток в нелинейной среде 3) затравочное шумовое излучение, из которого развивается генерация. В традиционных лазерах усиление возникает в процессах вынужденного излучения в активной среде с инверсной населенностью. При пороговом значении накачки усиление света компенсирует его потери [c.9]

Как было показано в [1, 2], парадокс разрешается при учете дополнительного фазового сдвига пучка генерации Д( 2 = Рг (О - < 2 (0) в результате перекачки фаз при невырожденном двухпучковом смешении, С его учетом фазовое условие генерации приобретает вид [c.128]

В случае генератора с замкнутым линейным резонатором существуют три фактора, вызывающие частотное рассогласование обращенной и падающей волн. Два первых связаны с амплитудным условием генерации и отражают возможный сложный состав спектрального контура усиления, третий связан с фазовым условием генерации, которое для замкнутых резонаторов может быть выполнено не для всех произвольных частот. Рассмотрим эти факторы более детально. Если среда обладает смешанным типом нелинейного отклика, таким, что динамическая решетка рассогласована относительно интерференционной картины на угол, близкий, но не равный тг/2, то максимум контуров усиления и коэффициента отражения обращенной волны сдвигаются либо в положительную, либо в отрицательную сторону в зависимости от знака константы локальной нелинейности. Их частотное положение соответствует такой скорости движения решетки, при которой суммарный нелинейный отклик вновь становится чисто нелокальным. [c.153]

Если длина полного обхода резонатора не кратна длине волны накачки, то частота генерации смещается таким образом, чтобы возникающая фазовая добавка, связанная с появлением локального отклика, могла восстановить фазовое условие генерации. [c.153]

Полученные зависимости были исследованы для случая строгого вырождения по частоте и чисто локального нелинейного отклика. Два соображения служат оправданием подхода. Во-первых, для резонатора с одним обычным и другим обращающим зеркалами фазовое условие не накладывает ограничений на соотношение длины резонатора и частоты накачки [6, 7]. Во-вторых, для среды с локальным откликом любое частотное рассогласование сигнальной волны и волны накачки ведет лишь к уменьшению коэффициента отражения обращенной волны ( 3.3). Поэтому ни фазовое, ни амплитудное условия генерации не дают причин для отстройки генерационной волны по частоте от частоты волн накачки. [c.175]

В отличие от большинства радиотехнических систем оптические по существу всегда являются системами бегущей волны. В случае генерации гармоник в кристалле распространяются две волны — основная со и гармоника, например, 2со. Генерация гармоники осуществляется каждой точкой кристалла, которую проходит волна со. Чтобы волна 2со, генерируемая различными точками кристалла, складывалась по мере распространения волны оз, должно выполняться условие синхронизма фазовые скорости волн должны совпадать. Так как скорость с/ = с /л , у = с/ , условие синхронизма означает равенство показателей преломления п , п на основной частоте и гармонике. Ввиду дисперсии показатель преломления зависит от частоты, и для изотропной среды условие синхронизма не выполняется (для нормальной дисперсии п > п ). Одпако в анизотропной среде показатель преломления необыкновенного луча п зависит от направления распространения (показатель обыкновенного луча, для которого вектор Е перпендикулярен оптической оси, не зависит от направления распространения). Используя зависимость [c.265]

Множитель I учитывает тот факт, что оператор градиента дает сдвиг по фазе на 90°. Нелинейная поляризация на частоте второй гармоники, индуцированная постоянным электрическим полем, сдвинута по фазе на 90° относительно поляризации, индуцированной квадруполь-пым эффектом. С последним эффектом связана генерация гармоники в области —с < г < 0. Если на расстояниях с приближенно удовлетворяется условие согласования фазовых скоростей, то для амплитуды волны второй гармоники, падающей на границу г = О, имеем [c.358]

Изменения в материале при воздействии излучения ОКГ в режиме свободной генерации. Углеродистые стали. Изучение структурных и фазовых превращений, происходящих в материале под воздействием излучения ОКГ, наиболее целесообразно проводить на углеродистых сталях, так как они достаточно полно исследованы в различных условиях термообработки. В частности, на этих сталях удобно изучать влияние содержания углерода на характеристики ЗТВ луча ОКГ. Для изучения этого вопроса готовили образцы из углеродистых сталей с содержанием углерода от 0,2 до 1,2% (сталь 20, У8, У10, У12). [c.14]

Рассмотрим условия релаксации локального. фазового наклепа вследствие генерации в матрице дислокаций. В случае когерентной связи частица — матрица генерация дислокаций возможна по двум механизмам [c.44]

Шз (Од и т. п.) совпадает с частотой соответствующего разрешённого правилами отбора перехода в исследуемой системе. Для получения сигнала достаточно большой интенсивности используют явление синхронной генерации сигнала смешения, когда одновременно с условиями (1) или (2) выполняются условия фазового синхронизма для волновых векторов Ц., к , кз, кз взаимодействующих волн [c.308]

Для достаточно быстрых)> нелинейностей, когда времена релаксации т различных физ. величин, от к-рых зависит т, сопоставимы с обратной частотой световой волны ш" -, самовоздействие света приводит к раз,ч. эффектам генерации гармоник, вынужденному рассеянию света и др. Максимальный коэф. передачи по каналу положительной О. с. в этих случаях обеспечивается при выполнении условий резонансной связи мод (условий фазового синхронизма). [c.387]

Здесь используется параметр а, встречающийся в выражении (5.118). Однако заметим, что из-за наличия в (5.117) квадратичного по модовому индексу I фазового члена 1 2 функция E t) имеет теперь квадратичный по времени фазовый член Отсюда следует, что у несущей частоты волны ио + 2р/ появилось линейное по времени смещение. Значение величины р и тем самым величина этого смещения зависит от <р2 в (5.117), однако точное выражение для 2р/ мы здесь не будем приводить, поскольку в дальнейшем оно не понадобится. Однако следует подчеркнуть, что импульс с линейно меняющейся во времени частотой, представленный в форме (5.118), может на самом деле быть получен при выполнении определенных условий синхронизации мод, определяемых выражением (5.117). Теперь нетрудно показать, что длительность импульса вида (5.118) не определяется обратной шириной спектра. Чтобы убедиться в этом, вычислим спектральную ширину импульса, применяя преобразование Фурье к выражению (5.118). Оказывается, что в этом случае ширина линии генерации равна [c.312]

Это соотношение записано в своей общей форме, причем k является вектором. Соотношение (8.576), которое выражает условие фазового синхронизма в случае генерации суммарной частоты, можно рассматривать как прямое обобщение этого условия для ГВГ [ср. с соотношением (8.516)]. [c.501]

Повернем кристалл на угол Д0. Это вызовет изменение показателя преломления п , а из-за необходимости удовлетворить условию фазового синхронизма (12.9.1) изменятся и частоты со, и oj. Новая генерация будет иметь место при следующих изменениях параметров относительно генерации при 9 [c.580]

Несколько ранних экспериментов [46-49] показали, что при распространении по волоконному световоду мощного импульса накачки на длине волны 1,06 мкм от Nd ИАГ-лазера с синхронизацией мод и модуляцией добротности происходит генерация второй гармоники и суммарной частоты вида со, -t- oj. Эффективность преобразования составляла около 0,1% как для суммарной частоты [49], так и для второй гармоники [52]. Такая высокая эффективность неожиданна для параметрических процессов второго порядка, поскольку восприимчивость второго порядка связана с нелинейным откликом электрических диполей, следовательно, близка к нулю в изотропных материалах, каким является плавленый кварц. Существует несколько нелинейностей высших порядков, которые могут создать эффективную для таких процессов наиболее важны среди них нелинейности на дранице сердцевины и оболочки и нелинейности, связанные с квадрупольным и магнитным моментами. Однако детальные расчеты показывают [53], что эти нелинейности могут дать увеличение эффективности преобразования максимум до 10 даже при условии фазового синхронизма. Видимо, более высокие эффективности параметрических процессов второго порядка связаны с другим механизмом. [c.309]

Для объяснения генерации второй гармоники было предложено несколько физических механизмов [56-59]. Все они связаны с периодическим выстраиванием неких объектов, таких, как центры окраски [56] или дефекты [57] вдоль световода, таким образом, что автоматически выполняется условие фазового синхронизма, В одной модели [57] выстраивание возникает через параметрический процесс третьего порядка, в котором смешиваются накачка и вторая гармоника (генерируемая внутри световода или введенная извне) и создают статическую поляризацию (на нулевой частоте), задаваемую следующим образом [c.311]

Только в неустойчивых резонаторах лазеров на больших объемах среды условия столь благоприятствуют одномодовой генерации, что существуют определенные возможности варьирования и формы сечения выходящего из резонатора пучка, и, в небольших пределах, его фазового распределения без ущерба для к.п.д. и когерентности. Этих возможностей мы коснемся в 4.1 и 4.4. [c.203]

Расстройка групповых скоростей является дисперсионным эффектом первого порядка и, как правило, доминирует над дисперсионным расплыванием импульсов. Тем не менее существует ряд важных случаев нелинейного взаимодействия волн, протекающего в условиях группового синхронизма. С одним из таких случаев мы столкнемся в 3.6, рассматривая комбинационное преобразование частоты сверхкоротких импульсов в волоконных световодах. Здесь в процессе генерации стоксова импульса принципиальную роль играет совместное проявление дисперсии групповой скорости и фазовой само- и кросс-модуляции взаимодействующих волн. Яркое проявление этих эффектов — генера- [c.111]

Поле в резонаторе выполняет одновременно неск. ф-ций модулирует влетающий со стороны катода пучок электронов по скорости (не затрачивая на это энергии), тормозит осн. массу частиц сгруппированного пучка, возвращающегося от отражателя отбирая энергию пучка), возбуждает с помощью петли связи волну в передающей линии (отводя ВЧ-мощиость в нагрузку). Для выполнения фазовых соотношений, обеспечивающих генерацию, время пребывания центр, частиц сгустков Б дрейфовом пространстве должно составлять = /4 Т+рТ, где р=0, 1, 2,. . ., а Т — период колебаний. Это достигается подбором потенциала отражателя, разного для каждого р. Условие генерации при данном р выполняется в нек-ром интервале напряжений щ, а каждому щ соответствует своя частота генерации. Возможность такой электронной перестройки частоты, не требующей затраты энергии (электроны не попадают на отражатель), нашла применение на практике. [c.383]

Появление лазеров вызвало интенсивное развитие методов внутр. М, с., основанных на управлении когерентным излучением за счёт изменения параметров лазера. При этом мы. устройства, применяемые как внеш. модуляторы, номещаются внутри оптического резонатора лазера. Используя разл. способы внутр. модуляции, получают любой вид М. с. амплитудный, частотный, фазовый и поляризационный. Частотой излучения лазера управляют, изменяя добротность оптич. резонатора лазера, напр. менян оптич. длину резонатора. С этой целью одно из зеркал резонатора закрепляют либо на магнитострикционном стержне (см. Магнитострикционный преобразователь), либо на пьезоэлементе и изменяют длину резонатора синхронно с модулирующим напряжением. Тот же эффект достигается путём изменения показателя преломления среды, заполняющей резонатор, для чего используется электрооптич. кристалл. Частотную модуляцию излучения лазера можно получить также при наложении на активную среду магн. или электрич. полей (см. Зеемана эффект, Штарка эффект), под действием К-рых происходит расщепление и смещение рабочих уровней атомов, ответственных за генерацию когерентного излучения. Изменяя величину коэф. усиления, получают амплитудную модуляцию излучения лазера. Для этого воздействуют на разность населённостей активной среды, либо изменяя мощность её возбуждения, либо используя всцомогат. возбуждение, приводящее к-перераспределению населённостей. Амплитудная модуляция излучения может быть получена и при помощи модуляции тока разряда газовых или полупроводниковых лазеров, работающих в непрерывном режиме. Одним из методов управления когерентным излучением является модуляция величины обратной связи лазера, т. е. коэф. отражения зеркал резонатора. С этой целью используют резонатор, одно из зеркал к-рого вращается с большой скоростью, и потому условия генерации выполняются лить в короткие промежутки времени. Вместо зеркал часто используют вращающуюся призму полного внутр. отражения. Изменение величины обратной связи можно получить, заменяя одно из зеркал на систему зеркал, образующих интерферометр Фабри — Перо. Коэф. отражения такого резонатора зависит от расстояния между зеркалами, изменяя к-рое можно модулировать интенсивность излучения и получать т. н. гигантские импульсы, мощность излучения в к-рых существенно превосходит мощность непрерывной генерации. Наконец, излучение лазеров также модулируют, изменяя добротность оптич. резонатора путем введения потерь, величина к-рых управляется внеш. сигналом. Для этого используют модуляторы на основе элек- [c.184]

Теория стационарной однонаправленной генерации кольцевого ФРК-лазера на двухпучковом смешении [1, 2, 4], основанная на приближении плоских волн, при заданных внешних параметрах (накачке Ii (0), расстройке резонатора AL, потерях за проход (а/ — In Л) и выполнении фазового условия генерации (4.1) определяет безразмерный сдвиг частоты генерации [c.129]

После возникновения генерации коэффициент усиления продолжает расти, пока не достигнет своего стационарного значения (кривая 2 в нижней части рис. 4.3). Интенсивность генерации при этом растет, что приводит к уменьшению и, следовательно, к уменьшению нелинейного изменения фазы. Фазовое условие генерации для нового может быть выполнено только при большей частотной отстройке. Определение этой частотной отстройки требует решения самосогласованной задачи, поскольку величи- [c.131]

Остальные типы самонакачивающихся обращающих зеркал имеют незамкнутые в обычном смысле резонаторы. Фотоны генерационной волны, пройдя по резонатору один раз, в него уже не возвращаются. В стационарном режиме происходит их постоянное обновление за счет дифракции волны накачки на возникающей динамической решетке. В результате фазовое условие генерации может быть выполнено на частоте, совпадающей с частотой накачки для любой длины резонатора. [c.153]

С учетом этого рассмотрим фазовое условие генерации (которая в общем случае может быть невырожденной) в резонаторе, образованном образующими зеркалами на кристаллах ЯЭх иЯЭг (рис. 4.27) [c.159]

Запуск лазера не требует специальных мер, кроме синхронизации времени накачки активной среды и нелинейного элемента. При выполнении пороговых условий генерация стартует с затравочного когерентного рассеяния пучков накачки вспомогательного лазера, которое усиливается в активной среде. Каждая частота накачки автоматически является собственной частотой ОВФ-резонатора, и на ней возникает генерация при выполнении пороговых условий. Кроме того, возможна генерация и на дополнительных частотах w ,- w2 / 4i (w2= 1, 2, 3,. ..), если они попадают в полосу усиления обращающего зеркала и для них выполнены пороговые условия с jnieTOM конкуренции мод. Внутрирезонаторные фазовые возмущения скомпенсированы только в njniKe / вых> выходящем сквозь обычное зеркало 3i, и остаются в пучке выходящем сквозь обращающее [c.191]

Остановимся более подробно на генерации второй гармоники. На первый взгляд могло казаться, что с условием возникновения второй гармоники мы уже достаточно знакомь[ и нет особой необходимости более подробно останавливаться на механизме генерации. Действительно, так может казаться HM Hfra на первый взгляд. Возникновение в каких-либо точках среды второй прмоникн еще не означает, что оно приведет к эффективному образованию соответствующей волны. Дело в том, что в отличие от линейной оптики, где из-за неизменности частоты вторичной волны фазовые скорости падающей и вторичной волн одинаковы и, следовательно, вторичные волны когерентны как с первичной, так и между собой. В нашем случае фазовая скорость первичной волны [Уф (ш) = = dn (q))] отличается от фазовой скорости [уф (2 з) = hi (2й))] вторичной. Причиной этому служит дисперсия Ы ( >) ф П 2(ii) света. В результате такого различия вторичные волны, возникшйе [c.403]

Направленность антистоксова рассеяния (см. рис. 41.14) объясняется фазовыми соотношениями между волнами, испускаемыми диполями pas, рэсположенными в различных точках рассеивающей среды, т. е. представляет собой интерференционный эффект, аналогичный эффектам, рассмотренным на примерах излучения лазера (см. 222), генерации гармоник (см. 236) и параметрической люминесценции и усиления (см. 238). Как и любой интерференционный эффект, результат сложения вторичных антистоксовых волн зависит от геометрических условий опыта. Примем, что усиление на толщине d рассеивающего слоя велико ( jd 1, это необходимо для наблюдения ВКР). Пусть, кроме того, радиус возбуждающего пучка а меньше радиуса зоны Френеля с номером, равным as[c.858]

В кристаллах наблюдаются те же нелинейные эффекты, что и в изотропных телах генерация гармоник, нелинейное поглощение, нелинейное взаимоде11Ствие волн с образованием волн суммарной и разностной частоты, в т. ч. комбинац. рассеяние звука на звуке, и т. д. Однако нелинейная акустика кристаллов отличается сложностью и многообразием атих эффектов, Сущест-иование трёх ветвей акустич. колебаний увеличивает в кристаллах число видов нелинейного взаимодействия акустич. волн, разрешённых условиями фазового синхронизма. Возможность того или иного вида взаимодействия, а также его эффективность зависят от ориентации волновых нормалей взаимодействующих волн от- [c.510]

В опытах Франкена генерация гармоник была очень слабым эффектом, кпд удвоения (относит, мощность гармоники) й 10 . Однако уже к нач. 1963 кид оптич. удвоителей достигали 20—30%. Решающую роль в этом сыграли реализация условий фазового синхронизма, согласование фазовых скоростей волн нелинейной поляризации и гармоники, осуществляющееся при 2к /с2 и приводящее к синфазному сложению полей гармоники, генерирующихся в разл. участках нелинейной среды. Т. о., даже в условиях, когда локальный нелинейный эффект мал (х 1, нл лин)> [c.293]

Восприимчивости измеряют, связывая эффективность нелинейного процесса с интенсивностью взаимодействующих в нелинейном процессе волн (напр., в случае генерации 2-й гармоники Н. в. 2-го порядка связывают с интенсивностью накачки) 6,7]. При этом используется информация о пространственно-временном профиле взаимодействующих пучков, их спектральном составе, длине исследуемого образца, его ориентации, поляризации излучения и выполнении условий фазового синхронизма. Абс. измерения оптич. нелинейностей — сложная задача, поэтому часто используют относит, измерения. Эталонным кристаллом для относит. измерений 2-й гармоники является кристалл КОР (КН РО ), у к-рого = 1,1-10" СГСЭ (длина волны накачки к — 1,06 мкм), в ИК-области — кристалл арсенида галлия с х 3,2-10" СГСЭ к = = 10,6 мкм). Для поиска новых нелинейных материя-лов широко применяется методика измерения относит. Н. в. в порошках, позволяющая оценить оптич. нелинейность кристаллов и установить возможность синхронных нелинейных взаимодействий, не располагая большими монокристаллич. образцами. Коэф. преломления подавляющего большинства оптич. материалов отличаются не более чем на порядок, а различие ку-бич. Н. в. составляет более десяти порядков величины. Нерезонансеое значение х оптич. стёкол и щелочно-галоидных кристаллов изменяется в диапазоне (10-1 —10-13) СГСЭ, напр. для ЫР СГСЭ, [c.311]

В реальных диспергирующих средах условие Ф, с. может быть выполнено в изотропных средах только в области аномальной дисперсии, а в анизотропных средах—и в области нормальной дисперсии. Рассмотрим в качестве примера генерацию второй гармоники Ю2 = 2о) , Учитывая, что kj(фазовая скорость, условие Ф. с. можно представить в виде следующих соотношений [c.274]

В несколько различных направлениях (хотя и удовлетворяющих условиям фазового синхронизма). Это накладывает верхний предел на длину взаимодействия основного пучка конечного поперечного сечения в кристалле. Данное ограничение можно преодолеть, если возможно использовать угол 0т = 90°, т. е. реализовать случай Ле(2ш, 90°) = Ло(ш). Такой тип фазового синхронизма называется 90°-ным фазовым синхронизмом, и в некоторых случаях его можно получить, изменяя температуру кристалла, поскольку в общем случае Пе и По по-разному зависят от температуры. Подводя итоги проведенному выше рассмотрению, можно утверждать, что в отрицательном одноосном кристалле (с достаточной величиной двулучепреломле-ния) фазовый синхронизм достижим, когда обыкновенный луч на частоте [луч Ех в (8.55в)] соединяется с обыкновенным лучом, имеющим также частоту [луч Еу в (8.55в)], в результате чего образуется необыкновенный луч с частотой 2ш, или в соответствующих обозначениях Ощ + Om->- 2w Этот процесс называется генерацией второй гармоники типа I. В отрицательном одноосном кристалле при наличии фазового синхронизма возможно также существование другого вида ГВГ, называемого процессом типа II. В этом случае обыкновенная волна на частоте ш может соединиться с необыкновенной волной, имеющей также частоту , вследствие чего возникнет необыкновенная волна с частотой 2 , или в соответствующих обозначениях Ощ + [c.500]

Пример, = 1 И 1) либо только на частоте (Oi (однорезо-наторный генератор), либо на двух частотах (Oi и (02 (двухре-зонаторный генератор). Для пучка накачки зеркала являются достаточно прозрачными. Генерация возникает, когда усиление, обусловленное параметрическим эффектом, начнет превышать потери в оптическом резонаторе. Следовательно, для начала генерации нужна некоторая пороговая энергия входного пучка накачки. Когда этот порог достигнут, генерация наступает как на частоте (Oi, так и на (02, а конкретное сочетание величин oi и (02 определяется соотношениями (8.58). Например, при условии фазового синхронизма типа I, в котором участвуют необыкновенная волна с частотой (03 и обыкновенные волны с частотами (Oi и >2 (т. е. бщ,+ Omj), из соотношения (8.586) получаем [c.503]

Нелинейные эффекты низшего порядка в оптических световодах возникают из-за восприимчивости третьего порядка, которая ответственна за такие явления, как генерация третьей гармоники, четырехфотонное смешение, нелинейное преломление [71]. Однако, если не созданы специальные условия фазового синхронизма, нелинейные процессы, связанные с генерацией новых частот (например, генерация третьей гармоники или четырехволновое смещение), в светоодах не эффективны. Большинство нелинейных эффектов в волоконных световодах возникают из-за нелинейного преломления (зависимости показателя преломления от интенсивности) как результат вклада х , т.е. показатель преломления световода становится равен [c.23]

Когда две и более оптические волны вместе распространяются по световоду, из-за нелинейности световода они могут взаимодействовать друг с другом. Вообще, в результате этого за счет таких эффектов, как вынужденное комбинационное рассеяние, вынужденное рассеяние Мандельштама Бриллюэна, генерация гармоник, четырехволновое смешение, при определенных условиях могут возникать новые волны все эти процессы рассматриваются в гл. 8-10. В то же время нелинейность световода вызывает взаимодействие между распространяющимися волнами за счет эффекта, называемого фазовой кросс-модуляцией (ФКМ). ФКМ всегда сопровождается фазовой самомодуляцией (ФСМ) и возникает из-за того, что эффективный показатель преломления какой-либо волны зависит не только от интенсивности самой этой волны, но и от интенсивности других волн, распространяющихся с ней совместно [1, 2]. [c.172]

Индуцированная нелинейная поляризация в (7.1.2) имеет члены, осциллирующие с новыми частотами 2 Oi СО2 и 2с02 сОр Эти члены возникают из-за четырехволнового смешения, что будет рассмотрено в гл. 10. Для эффективной генерации новых частотных компонент необходимо удовлетворить условию фазового синхронизма, чего на практике обычно не происходит, если не принять специальных мер. Предполагая, что фазовый синхронизм отсутствует, мы пренебрежем в данной главе четырехволновым смешением. Оставшихся два члена создают вклад в показатель преломления. Определить его можно, записав в виде (J = 1,2) [c.174]

Генерация разностных частот как метод получения когерентного ИК излучения условия фазового согласования. Генерация разностных частот в среде с квадратичной нелинейностью — трехчастотный процесс вида [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...