Усиленное спонтанное излучение

Усиление спонтанного излучения в активном резонаторе и в конечном счете его превращение в генератор когерентного излучения имеет глубокую аналогию с процессами, развивающимися в автоколебательных системах, при самовозбуждении в них генерации. В таких системах важнейшую роль играет положительная обратная связь колебательной системы с источником энергии, поддерживающим в ней колебания. Сравнительно простой механизм индуктивной положительной обратной связи можно проследить на примере генератора колебаний с электронной лампой. [c.783]

Кратко обсудим нелинейные явления, приводящие к возникновению сверхкоротких импульсов в лазерах с поглощающим элементом внутри резонатора. Пусть создана инверсная заселенность уровней в активном элементе лазера и происходит усиление спонтанного излучения. Ввиду случайного характера актов спонтанного испускания амплитуда поля хаотически изменяется во времени и от точки к точке ) (рис. 40.20, а). Амплитуда поля имеет вид набора случайных по величине и случайно расположенных выбросов . На перво,VI этапе развития генерации, когда мощность излучения еще невелика, фильтр ослабляет все выбросы в равной мере. С течением времени все большее число атомов возбуждается, и энергия [c.814]

Взаимодействие разл. пучков, распространяющихся в усилителе (пучки, несущие усиленное по яркости изображение, и пучки спонтанного излучения по лазерному переходу, тоже усиленные), может приводить к нелинейным преобразованиям усиленных изображений образованию негативных изображений, изображений со сдвигом по спектру, Такие эффекты реализуются, если плоскость промежуточного изображения находится в геометрич. пределах активной среды. Тогда усиленное спонтанное излучение служит в качестве считывающего пучка неоднородности усиления, созданной воздействием на активную среду первоначального пучка, несущего усиленное изображение входного оптич. сигнала. [c.244]

Усиленное спонтанное излучение [c.83]

Явление суперлюминесценции нельзя путать с усиленным спонтанным излучением (УСИ), которое часто встречается при работе многих лазеров с высоким коэффициентом усиления, таких, как азотных, эксимерных или лазерных усилителей, скажем на красителе или на неодимовом стекле. Нели в этих лазерах инверсия населенностей достигает критического значения, то в пределах телесного угла Q вокруг оси [c.83]

Как мы уже отмечали, основные переходы иона Nd + —это переходы, совершаемые тремя электронами, принадлежащими оболочке 4/. Эти электроны экранируются восемью внешними 5s-и 5р-электронами, Соответственно уровни энергии в стекле с неодимом в основном располагаются так же, как и в кристалле Nd YAG. Поэтому и наиболее интенсивный лазерный переход имеет длину волны % ж 1,06 мкм, Однако в стекле из-за неоднородного уширения, обусловленного локальными неоднородностями кристаллического поля стеклянной матрицы, линии лазерных переходов намного шире. В частности, основной лазерный переход с Х=1,06 мкм примерно в 30 раз шире, поэтому максимальное сечение перехода приблизительно в 30 раз меньше, чем в кристалле Nd YAG. Разумеется, более широкая линия благоприятна для работы в режиме синхронизации мод, в то время как меньшее сечение необходимо для импульсных высокоэнергетических систем, поскольку пороговая инверсия для паразитного процесса УСИ (усиление спонтанного излучения) [см. (2.153)] соответственно увеличивается. Таким образом, по сравнению с Nd YAG в стекле с неодимом до включения УСИ может быть запасено в единичном объеме больше энергии. Наконец, поскольку полосы поглощения в стекле с неодимом также много шире, чем в кристалле Nd YAG, а концентрации ионов Nd + обычно вдвое больше, эффективность накачки стержня из стекла с неодимом приблизительно в 1,6 раза больше, чем в стержне из Nd YAG тех же размеров (см. табл. 3.1). Однако наравне с этими преимуществами стекла с неодимом по сравнению с кристаллом Nd YAG стекло обладает весьма серьезным ограничением, связанным с его низкой теплопроводностью, которая приблизительно в десять раз меньше, чем в Nd YAG. Это существенно ограничивает применения лазеров на стекле с неодимом импульсными системами при небольшой частоте повторения импульсов (с 5 Гц), чтобы избежать проблем, связанных с нагревом стержня. [c.338]

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]

Этим соотношением устанавливается однозначная связь между ц и Gp при каждом значении Gq. Из выражения (5.82) явствует, что высокой эффективности преобразования энергии и большого усиления энергии импульса можно добиться только при большом начальном усилении Go- Следовательно, усилению энергии импульса Gp = 5 соответствует Go = 10 и г] == 0,5. Если Go — = 100, то при том же значении Gp величина ц == 0,9. К сожалению, при больших начальных усилениях трудней стабилизировать усилитель и больше потери, обусловленные усиленным спонтанным излучением (которые выше не учитывались). Обычно усилители конструируются с начальным усилением 15—17 дб, [c.262]

Если накачка не обеспечивает выполнения порогового уровня (а Ф 7), то мощность излучения активного элемента распределяется между различными типами колебаний резонатора в пределах полосы люминесценции квантовой частицы. При этом, если усиление среды а(у) достаточно велико, то полуширина спектра излучения будет уменьшаться по сравнению с полушириной спектра люминесценции в результате усиления спонтанного излучения в активной среде. Это явление получило название суперлюминесценции. [c.124]

Хотя до сих пор мы пренебрегали спонтанным излучением, следует иметь в виду, что именно спонтанное излучение создает начальное поле излучения, которое затем усиливается в среде с положительным коэффициентом усиления. Это усиленное спонтанное излучение может приводить к всплескам интенсивности излучения, если произведение а(у) на характерный размер объема среды достаточно велико. Однако такой источник излучения хотя и обладал бы большой мощностью, все же был бы некогерентным и отличался бы от лазера очень большим числом возможных мод излучения. [c.168]

При М os ф > 1 + I/sin О (что возможно лишь при М > 2) величина X снова вещественна, но теперь надо выбрать ч < 0. Согласно (8) при этом -4 > 1, т. е. отражение происходит с усилением волны. Более того, знаменатели выражений (8) с х < О могут обратиться в нуль при определенных углах падения волны, и тогда коэффициент отражения обращается в бесконечность. Поскольку этот знаменатель совпадает (с точностью до обозначений) с левой стороной уравнения (3) предыдущей задачи, то можно сразу заключить, что резонансные углы падения определяются равенствами (5) я (6) (последнее — при М>2 ). В свою очередь, бесконечность коэффициента отражения (и прохождения), т. е. конечность амплитуды отраженной волны при стремящейся к нулю амплитуде падающей волны, означает возможность спонтанного излучения звука поверхностью разрыва раз созданное на ней возмущение (рябь) неограниченно долго продолжает излучать звуковые волны, не затухая и не усиливаясь при этом энергия, уносимая излучаемым звуком, черпается из всей движущейся среды. [c.455]

Ег из (68,3)). В случае 3 имеем х < О, а потому и дг < О, — энергия приходит к разрыву из движущейся среды, что и служит источником усиления. При спонтанном излучении звука эта приходящая энергия совпадает с энергией, уносимой волной, уходящей в неподвижную среду. [c.455]

Электромагнитное поле, генерируемое лазером, зарождается из спонтанного излучения активной среды. Поэтому, хотя при возбуждении одного типа колебаний и формируется монохроматическое поле, его начальная фаза совершенно произвольна. Если возбуждается много типов колебаний, то их начальные фазы, как кажется на первый взгляд, не могут быть согласованными, так как они должны определяться различными спектральными компонентами случайного спонтанного излучения. Высказанная точка зрения предполагает, однако, независимость различных типов колебаний, т. е. основана на принципе суперпозиции, который несправедлив в области нелинейных явлений. В лазерах же нелинейные явления играют принципиальную роль (см. 225), вследствие чего типы колебаний в большей или меньшей степени должны влиять друг на друга, и может осуществиться их синхронизация. Специальные меры, способствующие реализации режима генерации сверхкоротких импульсов и упомянутые в начале параграфа, предназначены для усиления нелинейного взаимодействия типов колебаний. [c.814]

Первоначальное поле, из которого формируется излучение лазера, создается спонтанным излучением возбужденных атомов активной среды. Это излучение на языке радиотехники представляет собой шум ОКГ. Лазер, как и любой генератор электромагнитных волн, можно рассматривать как усилитель с высоким коэффициентом усиления, который усиливает собственный шум . [c.281]

Внесение в резонатор усиливающей среды, которая частично или полностью компенсирует потери излучения при отражении от его зеркал, эквивалентно увеличению коэффициента отражения до некоторого эффективного значения / эфф ( < эфф 1)- Благодаря этому резонансная полоса сужается в (1—Я)/ 1— эфф) раз. Если считать, что при стационарной генерации лазера усиление в активной среде полностью компенсирует потери излучения при отражении от зеркал резонатора, то надо положить эфф=Г Это дает нулевую ширину резонансной полосы и соответственно нулевую спектральную ширину линии генерации лазера. В действительности, спонтанное излучение ( шум ) приводит к тому, что усиление в активной среде лазера оказывается меньше потерь в резонаторе . Недостаток усиления компенсируется непрерывным поступлением энергии со стороны спонтанного излучения. Вследствие этого. / эфф<1 и ширина линии генерации оказывается хотя и крайне малой, но вое же конечной величиной. Ее теоретическое значение составляет 10 Гц. В реальных случаях в силу ряда [c.281]

Определим коэффициент усиления среды. Пусть стационарный световой поток распространяется в среде в направлении оси 2. Пренебрежем вкладом спонтанного излучения в увеличение интенсивности пучка, а также исключим из рассмотрения потери излучения, вызванные рассеянием на неоднородностях, поглощением посторонними примесями и т. п. Тогда на основании закона сохранения энергии получим [c.288]

Для расчета нестационарной генерации рубинового ОКГ надо составить диференциальные уравнения, которые определяют изменение во времени инверсной населенности АЫ и плотности излучения в резонаторе и. Решение этих уравнений, полученное на электронно-вычислительной машине, представлено на рис. 114. Генерация возникает, когда под действием излучения накачки достигается пороговое значение инверсной населенности АМ ор, при котором коэффициент усиления К равен коэффициенту потерь Кп- Однако плотность излучения и вначале невелика и скорость вынужденных переходов 1С верхнего уровня еще меньше, чем скорость его заселения под действием накачки. Поэтому в течение некоторого времени (-- 1 мкс) АЫ продолжает возрастать, несколько превышая ЛЛ/дор. Если пренебречь незначительным вкладом спонтанного излучения, то [c.297]

Остановимся на работах известного советского физика В. А. Фабриканта, впервые экспериментально обнаружившего усиление светового излучения. Схема его эксперимента показана на рис. 30. Пропуская кванты света с фиксированной частотой V через возбужденную систему, схема уровней и которой позволила получать ту же частоту, т. е. Е — Е = Лv, он впервые наблюдал усиление светового потока. Действительно, при возбуждении системы часть составляющих ее частиц перейдет с уровня / на уровень 2.Если источник света ИС отсутствует, то наблюдалось бы только спонтанное излучение системы, которое было бы направлено равномерно во все стороны. Если же через возбужденную систему проходит излучение с той же частотой V, то, как это следует из уравнения, приведенного на с. 60, возникает вынужденное излучение и (у) (11, зависящее от мощности источника и (т) и направленное в ту ж е сторону,что и излучение, вызвавшее его. При этом речь идет только об усилении. [c.61]

Источником возникновения генерации в лазере является спонтанное излучение возбужденных активных частиц. Спонтанно испущенные кванты, проходя через активную среду, вызывают процессы вынужденного испускания, приводящие к когерентному усилению соответствующих этим квантам электромагнитных волн. При ограниченных поперечных размерах среды и зеркал резонатора максимально усиливаются кванты, распространяющиеся вдоль оптической оси. В этом случае, если усиление электромагнитной волны за один полный проход [c.38]

Чтобы найти порог развития УСИ, необходимо вычислить полную мощность спонтанного излучения, например на правом торце активной среды на рис. 2.21, а, создаваемого всеми атомами активной среды, которое затем подвергается дальнейшему усилению при прохождении оставшейся части активной среды. Поскольку это вычисление является несколько громоздким [10], ограничимся тем, что приведем лишь конечный результат. Мош,ность рассматриваемого излучения дается выражением [c.84]

Когда затвор открывается (при >0), усиление лазера значительно превосходит потери резонатора и число фотонов q(t) резко увеличивается от начального значения qi, устанавливаемого спонтанным излучением (<7, 1). В результате увеличения q t) инверсия населенностей будет уменьшаться от ее начального значения Ni. Когда N t) упадет до величины пороговой инверсии населенностей Np, то [c.285]

Совсем иначе обстоит дело при наличии возбужденной активной среды. Величины со" в соответствии с (2.6) уменьшаются по мере приближения к порогу генерации некоторые из них стремятся к нулю. В результате уже при режиме регенеративного усиления резонансные свойства системы могут проявиться в полной мере, несмотря на выполнение условия (2.7) в отсутствие возбуждения активной среды. Еще более резко выражены резонансные свойства системы во время стационарной генерации, когда одна или несколько величин со равны нулю (вообще говоря, за счет непрерывной подпитки генерации спонтанным излучением они и здесь чуточку отличны от нуля, однако этим почти всегда можно пренебречь). [c.70]

Непреднамеренный возврат части излучения назад всегда оказывает неблагоприятное воздействие на процесс генерации. Причин тому несколько. В первую очередь, независимо от того, являются ли поверхности указанных объектов полированными (зеркальными) или матированными (диффузно рассеивающими), их присутствие удлиняет средний путь, проходимый по среде фотонами спонтанного излучения (люминесценции). Излучение на рабочей длине волны при этом подвергается усилению, что приводит к бесполезному расходованию возбужденных атомов. Данное явление, называемое суперлюминесценцией (см. также 3.4), играет особо важную роль в режиме модулированной добротности на стадии накопления инверсной населенности, часто являясь основным фактором, лимитирующим накапливаемую энергию. [c.141]

Чтобы оценить Hq, мы рассмотрели выше судьбу спонтанного излучения, испущенного в определенный момент времени на одном из участков длины резонатора. Для более полного описания процесса установления колебаний следовало бы учесть и наличие других участков длины, и поступление спонтанного излучения в последующие моменты времени, и его усиление по мере распространения. [c.174]

Данная глава, как мы условились в разд. 1.5, посвящена взаимодействию излучения с веществом. Это очень широкая область науки, иногда называемая фотофизикой. Здесь мы ограничимся обсуждением лишь явлений, имеющих непосредственное отношение к веществу, используемому как активная среда лазера. Вводный раздел посвящен теории излучения черного тела, на которую опирается вся современная физика излучения. Затем мы рассмотрим элементарные процессы поглощения, вынужденного излучения, спонтанного излучения и безызлучательной релаксации, На первом этапе это изучение будет проводиться ради простоты для разреженных сред и малой интенсивности излучения. Кроме того, будем вначале считать, что среда состоит только из атомов. Затем будут рассмотрены случаи высокой интенсивности излучения и плотных сред (когда возникают такие явления, как насыщение, суперизлучение, суперлюминесценция и усиленное спонтанное излучение). В последнем разделе мы обобщим некоторые из полученных результатов на более сложный случай молекулярной системы. Некоторые весьма важные, хотя и не столь общие вопросы, касающиеся фотофизики полупроводников, молекул красителей и центров окраски, мы кратко обсудим в гл. 6 непосредственно перед рассмотрением соответствующих лазеров. [c.25]

П. Цилиндрический стержень из Nd YAG диаметром 6,3 мм и длиной 7,5 см накачивается мощной импульсной лампой. Значение сечения лазерного перехода в максимуме линии с длиной волны 1,06 мкм равно сг = = 3,5 10 см , а показатель преломления равен п= 1,82. Найдите критическую инверсию населенностей, соответствующую началу процесса усиления спонтанного излучения (УСИ) (предполагается, что на оба торца лазерного стержня нанесены идеальные просветляющие покрытия, т. е. они не отражают свет). Кроме того, вычислите максимальное количество энергии, которая может быть запасена в этом стержне, если необходимо избежать воз-инкновення процесса УСИ, [c.104]

В то же время из выражения (2,116) находим, что (при Av = 0) 1/стт(0)Avq. На частотах УФ- и ВУФ-диапазонов при умеренных давлениях можно считать, что ширина линии Avo определяется доплеровским уширением. Следовательно [см, (2,78)], Avo Vo, поэтому dPno /dV увеличивается как (если положить Vp л Vo). При более высоких частотах, соответствующих рентгеновскому диапазону, ширина линии определяется естественным уширением, так как излучательное время жизни становится очень коротким (порядка фемтосекунд). В этом случае Avo Vq и dP JdV увеличивается как v . Таким образом, если мы, к примеру, перейдем из зеленой области (Х = 500 нм) всего лишь в мягкий рентген (X л 10 нм), то длина волны уменьшится в 50 раз, а dP op dV увеличится на несколько порядков С практической точки зрения заметим, что многослойные диэлектрические зеркала в рентгеновской области обладают большими потерями и трудны в изготовлении. Основная проблема состоит в том, что в этом диапазоне разница в показателях преломления различных материалов оказывается очень малой. Поэтому для получения приемлемых коэффициентов отражения необходимо использовать большое число (сотни) диэлектрических слоев, а рассеяние света на столь большом числе поверхностей раздела приводит к очень большим потерям. Поэтому до сих пор рентгеновские лазеры работают без зеркал в режиме УСИ (усиленное спонтанное излучение), [c.434]

Однако ненасыщенный коэффициент усиления Go = exp(ag/) нельзя делать слишком большим, поскольку иначе в усилителе могут возникнуть два таких нежелательных эффекта, как паразитная генерация и усиленное спонтанное излучение (УСИ). Паразитная генерация возникает, когда усилитель начинает генерировать вследствие обратной связи, которая до некоторой степени всегда существует (например, благодаря наличию отражения на торцах усилителя). Явление УСИ уже рассматривалось нами в разд. 2.7.3. Оба этих явления имеют тенденцию снимать имеющурося инверсию и вследствие этого уменьшать усиление лазера. Чтобы свести к минимуму паразитную генерацию, не [c.488]

При данном значении угла (т. е. при известном наклоне нелинейного кристалла по отношению к оси резонатора) соотношение (8.59) определяет связь между (Oi и (02, а вместе с соотношением (8.58а) оно позволяет вычислить обе частоты (Oi и (02. Можно реализовать условия фазового синхронизма как типа I, так и типа 11 (например, e(o, Ow, +бщ, в отрицательном одноосном кристалле), а перестройку можно осуш,ествлять изменением либо наклона кристалла (угловая перестройка), либо температуры (температурная перестройка). В заключение заметим, что если усиление, обусловленное параметрическим эффектом, достаточно велико, то можно обойтись и вовсе без зеркал, а интенсивное излучение на частотах (Oi и (02, происходяш,ее от параметрического шума, можно получить за один проход через кристалл. Это внешне очень похоже на явления суперлюминесценции и усиленного спонтанного излучения, которые рассматривались в разд. 2.7, и иногда (довольно необоснованно) называется суперлюминесцентным параметрическим излучением. [c.503]

Что касается самой затравки , то можно считать, что в случае плоских и устойчивых резонаторов значительного объема, обычно имеющих большое шсло сравнительно добротных мод в зоне максимума спектрального контура линии усиления, спонтанное излучение приходится примерно поровну на все эти моды. Поэтому суммарное поле с учетом зависимости от времени представимо в виде и(х, у, t) = 2 A qUf (x, у) X [c.169]

Методы лазерных измерений шумов, так же как теория шу> мов в лазерах, развивались очень быстро. Со времени появления лазера опубликован ряд работ, касающихся температуры шумов или шумфактора [7, 53, 54, 55]. В большинстве этих работ конкретный прибор рассматривался как квантовая система и опре> делялась предельная температура шумов, обусловленных усиленным спонтанным излучением. Эти исследования для минимальной температуры шумов прибора неизменно давали значение hvjk. [c.486]

Это явление получило название параметрической сверхлюминесценции (по аналогии со сверхлюминесценцией — усиленным спонтанным излучением в оптических квантовых усилителях с инвер-<сией населенностей). [c.24]

Если температура двухуровневой системы отрицательна, то поток фотонов усиливается системой. В этом заключается принцип мазер-ного или лазерного усиления. Спонтанным излучением допустимо пренебрегать в том случае, когда число фотонов соответствующих типов колебаний (мод) велико по сравнению с единицей. Это условие обычно вьшолняется в области радиочастот и сверхвысоких частот в оптическом диапазоне часто бывает необходимо учитывать эффекты спонтанного излучения. [c.395]

Определенное значение для бортовых систем дистанционного зондирования окружающей среды имело создание азотного лазера большой мощности, обладающего высокой частотой повторения импульсов и работающего на длине волны 337,1 нм [151, 262]. Как было показано в гл. 5, азотный лазер представляет собой просто газовый канал, который дает импульс усиленного спонтанного излучения при сверхбыстром поперечном разряде. Большая расходимость пучка излучения этого так называемого лазера есть прямое следствие того, что система является однопроходной. Расходимость можно несколько снизить за счет введения некоторого контроля мод, сопровождающегося, однако, уменьшением мощности излучения [263]. Малая длина волны излучения азотного лазера делает его пригодным для возбуждения флюоресценции многих веществ, а высокая частота повторения импульсов позволяет проводить наблюдения с самолета с хорошим пространственным разрешением. Кроме того, и расходимость, и длина волны азотного лазера являются предпочтительными по соображениям обеспечения безопасности глаз, а короткая продолжительность импульсов в системах Блумлейна [c.252]

Отражение света, происходящее из-за нелинейности среды и пространственного периодического изменения амплитуды поля, позволяет расширить наши представления о воз1 южных способах реализации положительной обратной связи в квантовых генераторах. До сих пор мы полагали, что положительная обратная связь между полем излучения и активной средой, необходимая для превращения усиливающей системы в автоколебательную (см. 225), осуществляется с помощью зеркал, отражающих волны обратно в резонатор. Рассмотренное выше нелинейное отражение света служит физической основой для иного способа реализации положительной обратной связи, применяющегося в некоторых лазерах. Пусть кювета К представляет собой активную среду (см. рис. 41.3). В направлении оси л имеет место периодическая неоднородность среды за счет нелинейных эффектов. Интерферирующими пучками / и //, создающими оптическуро неоднородность, могут быть пучки возбуждающего излучения. Следовательно, в данном случае отражение будет происходить в результате модуляции коэффициента усиления активной среды. Спонтанное излучение среды, испущенное в направлении оси х, будет отражаться от неоднородности и возвращаться в активную среду, что и соответствует обратной связи. Для некоторых частот обратная связь будет положительной, и при выполнении пороговых условий возбудится генерация излучения в направлении оси х. [c.828]

Одномодовые лазерные пучки 1 дельная П. к. н стохастическое блуждание пучка. При генерации лишь осн, поперечной моды ТЕМ (индексы пг = га = 0) усиление в лазере достаточно для компенсации потерь, состоящих из потерь в среде, на излучение и дифракционных. Однако этого усиления недостаточно для компенсации потерь на высших модах, поскольку с увеличением номера поперечного индекса m и (или) га дифракц. потери растут. Спонтанное излучение усиливающей среды не только является затравкой для возбуждения осн. моды, но и поддерживает на определённом уровне интенсивность подпороговых высших мод. Вследствие излучения последних П. к. одномодовых лазерных пучков не является полной. Но в пределах ширины пучка степень П. к., напр. для излучения гелиево-неоновых лазеров, отличается от 1 не более чем на 10 — 10 (рис. 2). Оси. влияние на предельную степень П. к. моды ТЕМдд оказывают ближайшие подпороговые [c.152]

Волновым аналогом процесса Пенроуза является су-перрадиац. рассеяние волн вращающейся Ч. д. Впервые на такую возможность указал Зельдович в 1971, рассматривая рассеяние эл.-магн. волн на вращающемся с угл. скоростью Q проводящем цилиндре в этом случае волна с азимутальным квантовым числом т и частотой ш будет усилена при отражении от цилиндра, если аз<т 1, а энергия и угл. момент отражающего тела уменьшатся. Зельдович показал, что аналогичный эффект должен иметь место при рассеянии волн на вращающейся Ч. д. и при квантовом рассмотрении должно происходить спонтанное излучение энергии и угл. момента за счёт рождения пар фотонов внутри эргосферы с последующим поглощением одного из них дырой и излучением другого на бесконечность. Коэф. отражения эл.-магн. волн вращающейся Ч. д. на неск. процентов больше единицы и достигает максимума (1,0 ) при - wfi+. Эффект усиления гравитац. волн приводит к существованию вблизи вращающейся Ч. д. плавающих орбит, на к-рых энергетич. потери на излучение гравитац. волн в точности компенсируются энергией, извлекаемой из Ч. д. за счёт суперрадиац. рассеяния. [c.457]

Возможность суш,ествования процессов вынужденного излучения, ЯВЛЯЮШ.ИХСЯ основой лазерной техники, была предсказана в 1916 г. А. Эйнштейном. Он предположил, что помимо известных в то время процессов поглош,ения и спонтанного излучения должен суш,естововать процесс испускания резонансного кванта, в результате которого квант света, взаимодействуя с резонансно возбужденным атомом или молекулой, может создать квант, подобный себе. Учет этого процесса позволил А. Эйнштейну получить формулу Планка из квантово-механических представлений и предсказать, таким образом, принципиальную возможность усиления света при его прохождении через среду с резонансным возбуждением. [c.8]

Прежде чем завершить это общее рассмотрение модуляции добротности, уместно сделать два заключительных комментария. 1) Из вышеприведенного обсуждения ясно, что для осуществления модуляции добротности необходимо иметь достаточно большое время жизни верхнего лазерного состояния, чтобы инверсия населенностей могла достичь больших значений. Обычно время жизни должно быть порядка долей миллисекунды, что реализуется для переходов, запрещенных в электродиполь-ном приближении. Это имеет место для большинства кристаллических твердотельных лазеров (например, на кристаллах Nd YAG, рубина, александрита) и в некоторых газовых (в СОг- и йодном лазерах). Однако в лазерах на красителе и в некоторых газовых лазерах, имеющих важное значение (например, в Не—Ne-или аргоновом лазерах), лазерный переход является электроди-польно разрешенным и время жизни изменяется от нескольких наносекунд до десятков наносекунд. В этом случае метод модуляции добротности неэффективен, поскольку для накопления достаточно большой инверсии не хватает времени. Кроме того, если время жизни т сравнимо со временем tp, необходимым для достижения световым импульсом пикового значения, то значительная доля накопленной к моменту времени t = Q инверсии при > О будет потеряна на спонтанное излучение, а не давать вклад в вынужденное излучение. 2) Представленная на рис. 5.26 временная зависимость модуляции добротности предполагает, что затвор открывается мгновенно, как показано на этом рисунке, или по крайней мере очень быстро по сравнению с временем развития импульса tp (быстрое переключение). В случае медленного переключения могут возникать многократные импульсы (рис. 5.27). Каждый импульс образуется в тот момент времени, когда мгновенное значение усиления g[t) равно мгновенному значению потерь y t). После каждого импульса усиле- [c.286]

Двухпиковая структура спектра ВКР становится понятной, если обратить внимание на то, что основной пик спектра комбинационного усиления на рис. 8.1 в действительности состоит из двух пиков, положение которых точно соответствует пикам спектра ВКР на рис. 8.3. Подробная численная модель (в которой учитывается форма спектра комбинационного усиления и эффекты как вынужденного, так и спонтанного КР) предсказывает форму линии, соответствующую результатам эксперимента [27]. Качественно описать процесс можно следующим образом. За счет спонтанного КР происходит генерация излучения во всей полосе комбинационного усиления. После прохождения отрезка световода эти слабые сигналы усиливаются с соответствующими коэффициентами усиления и к ним добавляется спонтанное излучение на данном отрезке. При небольших мощностях накачки спектр стоксова излучения 5 (to) выглядит как спектр КР, искаженный процессом экспоненциального усиления, т.е. [c.225]

Отношение усиленного сигаала к неусиленному возрастает, если излучение после световода проходит сквозь фильтр, пропускающий сигнал, но уменьшающий ширину спектра усиленного спонтанного шума. [c.232]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...