Оптические компрессоры

Стоит отметить также, что обсуждаемые принципы имеют глубокие аналогии в классической оптике волновых пучков. Действительно, сформулированная выше на спектральном языке, задача о генерации цуга коротких импульсов за счет суперпозиции синхронизованных дискретных мод аналогична классической задаче о дифракции плоской волны на амплитудной решетке, а формула (2) совпадает с известной формулой дифракционной решетки. Сжатие фазово-модулированного сигнала дисперсионным элементом (оптическим компрессором) — это временной аналог пространственной фокусировки пучка с помощью линзы. [c.15]

Поскольку в волоконно-оптическом модуляторе (л2>0) частота промодулированной несущей нарастает от фронта к хвосту, оптический компрессор должен обладать аномальной дисперсией, т. е. время группового запаздывания для низкочастотных спектральных компонент, локализованных на фронте импульса, должно быть меньшим, чем для высокочастотных, локализованных на его хвосте. Простейший решеточный компрессор изображен на рис. 4.1. Он состоит из пары дифракционных решеток, расположенных параллельно друг другу. [c.174]

Волоконно - оптические модуляторы н решеточные компрессоры с фильтрацией спектральных компонент Нелинейно - оптические компрессоры с преобразованием частоты [c.241]

Для молекулярной спектроскопии и волоконной оптики большой интерес представляет спектральный диапазон 1,2—1,6 мкм. Повышение эффективности и стабильности красителей, накачиваемых излучением неодимовых лазеров, разработка специальных схем накачки позволили увеличить энергетическую эффективность пикосекундных лазеров до 10 % для красителей с временем жизни возбужденного состояния в единицы пикосекунд. В [18] сообщается о запуске фемтосекундного лазера (т =300 фс), перестраиваемого в диапазоне длин волн 1,25—1,35 мкм. Синхронная накачка производилась импульсами лазера на гранате с неодимом с активной синхронизацией мод, сжатыми в волоконно-оптическом компрессоре до 5 пс. [c.248]

В [22] проведено прямое экспериментальное исследование зависимости длительности импульса генерации Ти синхронно-накачиваемого лазера на красителе от длительности импульсов накачки (рис. 6.10). Импульсы накачки формировались из излучения второй гармоники YAG Nd + лазера с активной синхронизацией моде помощью волоконно-оптического компрессора, что позволяло изменять их длительность в широком интервале от 34 пс до 460 фс. Эмпирическая зависимость [c.251]

Оптические компрессоры, использующие фазовую самомодуляцию импульсов в волоконных световодах, стали неотъемлемой частью фемтосекундных лазерных систем. Общие принципы их построения едины, вместе с тем разработка компрессоров, предназначенных для разных лазеров и различных диапазонов длительностей имеет специфику. Можно выделить по крайней мере три направления разработок, где отчетливо проявляются специальные требования к фазовому модулятору и схеме компрессии. [c.258]

Рис. 6.18. Схема нелинейно-оптического компрессора I — линзы, 2 — волоконный световод, 5 — кристалл-удвоитель, 4 — делительная пластина, 5 — голографическая дифракционная решетка, ff — призма, 7 — зеркало иа вставках приведены корреляционные функции интенсивности импульсов иа выходе удвоителя (Л) и компрессора (Б) при различной длине кристалла КТР [59]

Простейший оптический компрессор можно составить из пары дифракционных решеток, расположенных параллельно друг другу (рис. 1.19 [19]), либо из пары дифракционная решетка — ретро рефлектор (например, зеркало, как показано на рис. 1.196, либо 90°-ная призма- крышка ). [c.55]

Особенно велики степени сжатия в каскадных схемах оптических компрессоров. На рис. 1.20 приводится схема реального устройства такого типа с двумя каскадами сжатия. С использованием аналогичной системы удается получать цуги импульсов длительностью 16 фс, следующих с частотой 1 кГц при пиковой мощности 88 кВт общая степень компрессии двух каскадов К 340 (Д. Гришков ский [20]). [c.57]

После волоконно-оптического компрессора и двухкаскадного усилителя на красителе, накачиваемого излучением эксимерного лазера, сжатые импульсы (Гр = 500 фс, X = 0,616 мкм) удваивались по частоте в кристалле КОР. КПД преобразования во вторую гармонику составлял 5%. Энергия [c.62]

Расчет параметров оптических компрессоров (степени сжатия при заданной длине оптического световода, оптимального расстояния между дифракционными решетками) не представляет труда (см., например, [12, 13]). В то же время форму огибающей, пиковую мощность и др. удается рассчитать лишь численными методами. [c.194]

С ус лен ников Л. А. О применении оптических. методов для изучения течения в лопаточных венцах осевого компрессора Ц Лопаточные машины и струйные аппараты, вып. 1.— М. Машиностроение, 1966. [c.97]

В этой установке направление потока рабочего газа, оптическая ось резонатора и вектор электрического поля возбуждения газовой смеси взаимно перпендикулярны. Лазерная полость/, компрессоры 4 п 5, включенные параллельно, теплообменник 3 и соединяющие их короба образуют газодинамический контур (рис. 26). Четыре медные водоохлаждаемые зеркала 2 резонатора установлены в специальные узлы, обеспечивающие их удобную юстировку. [c.48]

Компенсатор оптический 383 Компрессор 87 Конвейер 15, 32, 41, 42 [c.501]

Установки У-3 и У-4 решали частные задачи экспериментального исследования решеток. В 1955 г. была создана установка У-5 (рис. 175 и 176). представляющая собой закрытую аэродинамическую трубу для исследования лю бых прямых решеток или каналов в статических условиях с широким диапазоном изменения параметров потока и с применением оптических методов исследования ). Рабочая часть установки системой трубопроводов соединяется с компрессором или атмосферой на входе и, соответственно, с атмосферой или с эксгаустером на выходе. [c.500]

Нелинейное двулучепреломление, вызванное каким-либо импульсом, может быть использовано для изменения его же формы, поскольку пропускание через световод и поляризатор становится зависящим от интенсивности. Например, световод может работать как нелинейный дискриминатор [21]. В разд. 6.4.2 отмечалось, что данное явление можно использовать для устранения пьедестала, связанного с импульсом, сжатым в компрессоре [21-23]. Его также можно использовать для создания волоконно-оптических логических ячеек [24, 25]. [c.183]

Перестраиваемый волоконный ВКР-лазер использовался и для демонстрации усиления фемтосекундных оптических импульсов в волоконном ВКР-усилителе в условиях как попутной, так и встречной волн накачки [105]. Попутная накачка использовалась в схеме, где 500-фемтосекундные импульсы сначала проходили через отрезок световода длиной 100 м, где в результате действия дисперсии они уширялись до 23 ПС. Уширенные импульсы вместе с импульсами накачки длительностью 50 пс на длине волны 1,06 мкм вводились в усилитель, состоявший из 1-метрового световода. Усиленные импульсы сжимались в решеточном компрессоре. Сжатые импульсы были несколько шире (600-700 фс) исходных, но усилены по энергии в 15 ООО раз, когда мощность импульсов накачки составляла 150 кВт. Эксперимент показал, что частотная модуляция 23-пикосекундных исходных импульсов мало изменяется при усилении. Это указывает на возможность использования ВКР сверхкоротких импульсов в световодах не только для генерации фемтосекундных импульсов, но и для получения высоких пиковых мощностей. [c.247]

Важнейшую роль здесь сыграла разработка высококачественных волоконных световодов — практически идеальной нелинейной среды с точки зрения изучения и использования нестационарных волновых явлений. Именно в волоконных световодах были выполнены тонкие эксперименты по возбуждению и взаимодействиям оптических соли-тонов, исследованы модуляционные неустойчивости сильных световых волн, многие особенности нестационарного вынужденного рассеяния. Световоды стали ключевыми элементами эффективных компрессоров фемтосекундных импульсов. [c.8]

Общая схема компрессии, изображенная на рис. 4.4, включает в себя источник спектрально-ограниченных пикосекундных импульсов, волоконно-оптический модулятор и решеточный компрессор. Основой для математического анализа процесса дисперсионной фазовой само-модуляции является нелинейное уравнение Шредингера, описывающее изменение комплексной амплитуды поля. Приведем это уравнение для случая нормальной дисперсии групповой скорости (ср. с (2.8.17)) [c.177]

Экспериментальная реализация схем волоконно-оптической компрессии требует решения ряда вопросов, связанных с установлением оптимальных соотношений между параметрами исходного импульса, световода и компрессора [17—19]. [c.179]

Сочетание амплитудных и фазовых методов управления спектром, уширенным за счет ФСМ. позволяет не только минимизировать длительность и улучшать структуру сжатых импульсов, но и решать целый ряд задач управления огибающей. В [31] сообщается о генерации спектрально-ограниченных прямоугольных импульсов (длительность импульса около 6 пс, длительность фронта менее 1 пс) с помощью амплитудно-фазовых масок, помещенных в решеточный компрессор. Такие импульсы могут найти применение в метрологии и оптических информационных системах. [c.188]

Они наглядно демонстрируют прогресс в технике генерации, усиления и компрессии фемтосекундных импульсов. Минимальная длительность, достигнутая с помощью решеточного компрессора, который фазирует гармоники уширенного спектра в параболическом приближении, составила 8 фс [63], что соответствует примерно четырем периодам оптических колебаний. [c.265]

Рис. 6.34. Схема экспериментальной установки для измерения временного поведения фазы пикосекундных импульсов методом динамической интерферометрии 1 — волоконный световод, 2 — дифракционная решетка, 3 — призма решеточного компрессора, 4 — линия регулируемой оптической задержки, 5 — интерферометр Маха — Цандера, 6 — эталон Фабри — Перо, 7 — коррелятор для измерения кросс-корреляционной функции динамической интерферограммы и сжатого импульса [М]

В гл. 6 рассматривается сжатие импульсов, важное с технологической точки зрения, так как это нелинейное явление было использовано для получения импульсов длительностью 6 фс. Используются два типа оптических компрессоров в зависимости от того, длина волны X больше или меньше длины волны нулевой дисперсии волокна. В видимой и ближней инфракрасной областях (к < 1,3 мкм) оптические импульсы можно сжимать в волоконнорешеточном компрессоре до 100 раз. Подробно обсуждаются теория и конструкция таких компрессоров. В области длин волн 1,3-1,6 мкм в компрессорах, основанных на солитонном эффекте, можно сжимать оптические импульсы в 100 раз, используя фундаментальное свойство солитонов высших порядков. Сочетая эти два метода сжатия в области длин волн вблизи 1,3 мкм и используя световод со смещенной дисперсией, можно получить сжатие в 5000 раз. Дается обзор экспериментальных достижений в этой области, а также теория компрессоров, основанных на солитонном эффекте. [c.29]

Управление длительностью, включая сжатие до единиц и десятков фемтосекунд, а также формой сверхкоротких импульсов производится с помощью волоконно-оптических компрессоров, содержащих амплитудные и фазовые фильтры. Важным элементом фемтосекундных лазерных систем являются широкополосные усилители (на красителях, эксиме-рах, стеклах, кристаллах с центрами окраски), позволяющие в ряде случаев достичь пиковых значений мощности Вт. И наконец, созданы комплексы контрольно-диагностической аппаратуры, измеряющие энергию, длительность, а также временной ход интенсивности и фазы сверхкоротких импульсов. [c.241]

Непрерывно накачиваемые твердотельные лазеры с активной синхронизацией мод. другим принципиально важным для фемтосекундной оптики классом задаюш,их генераторов являются непрерывно накачиваемые твердотельные генераторы с активной синхронизацией мод. Использование квазинепрерывных систем открывает широкие возможности на стадии обработки сигналов работа в режиме накопления, применение техники синхронного усиления, детектирования и т. д. Они генерируют импульсы длительностью 70—100 пс с частотой повторения 82—100 Мгц и средней выходной мош,ностью 7—Ю Вт. Стандартное отклонение флуктуаций выходной мош,ности на основной частоте излучения не превышает 1,5—2 %. Удвоение частоты в кристалле КТР приводит к следуюш,им значениям параметров т =30— 70 ПС, <Р> = 1,5—0,75 Вт, флуктуации мощности на уровне 2—3 %. Импульсы этихУлазеров на основной и удвоенной частотах успешно сжимаются с помош,ью волоконно-оптических компрессоров более чем [c.244]

Схема экспериментальной установки представлена на рис. 6.18. Лазер, работаюш,ий в сдвоенном режиме, генерировал цуги импульсов с частотой повторения 2 кГц (1=1,06 мкм, т = 100 пс, Ро=1 МВт). Основными элементами волоконно-оптического компрессора служили одномодовый волоконный световод длиной 1 м, кристалл КТР и голо-графическая дифракционная решетка. Варьирование длины кристалла-удвоителя Lkp (2, 5, 8 и 11 мм) позволяло изменять ширину полосы спектрального синхронизма. На рис. 6.18 приведены корреляционные функции интенсивности второй гармоники, измеренные до (а) и после (б) сжатия в решеточном компрессоре. Видно, что увеличение от 2 до 11 мм приводит к уменьшению длительности частотно-модулиро-ванных импульсов на выходе кристалла с 62 до 30 пс. При этом длительность сжатых импульсов растет с 1,1 до 2,8 пс, но снижение степени сжатия компенсируется повышением контраста и уменьшением флуктуаций длительности с 30 до 10 %. Отметим, что простым поворотом кристалла-удвоителя осуш,ествляется плавная перестройка частоты излучения в пределах уширенного в световоде спектра (Av = [c.264]

В [76] использовался лазер на красителе, синхронно накачиваемый аргоновым лазером. Выходные импульсы имели длительность 6 по при средней мощности 200 мВт на длине волны излучения 0,616 мкм. С помощью волоконно-оптического компрессора они сжимались до 600 фс и усиливались в четырехкаскадном усилителе, накачиваемом излу- [c.271]

Авторы [77] выбрали в качестве задающего генератора квазинепре-рывный YAG Nd + лазер с активной синхронизацией мод, который, после удвоения частоты, накачивал лазер на красителе с пассивной синхронизацией мод. Последний генерировал импульсы длительностью 1,5 ПС на длине волны 0,745 мкм при средней мощности 40 мВт. Они сжимались в волоконно-оптическом компрессоре до 150 фс и усиливались двухкаскадном усилителе на красителе, накачиваемом второй гармоникой YAG лазера с модулированной добротностью. [c.272]

Измерение временного хода интенсивности и фазы. Создание волоконно-оптических компрессоров, на выходе которых получаются импульсы с длительностью в десятки фемтосекунд, существенно продвинуло технику измерения временных зависимостей интенсивности и фазы в пикосекундном диапазоне длительностей [43]. В экспериментах регистрируется кросс-корреляционная функция интенсивности [c.283]

Оптические компрессоры. Поскольку в волоконном световоде П2 > О, то в соответствии с (1.5.19) в самомодулированном импульсе чирп будет направлен в сторону от больших частот к меньшим (а < 0) поэтому оптический компрессор должен представлять собой среду с аномальной дисперсией. [c.55]

Определение напряжений в быстровращающихся деталях, возникающих от действия центробежных сил с помощью поляризационно-оптического метода. Создана техника эксперимента для проведения моделирования напряжений на замораживаемых быстровращаемых моделях сложной формы (крыльчатки насосов и компрессоров, роторы центрифуг). Оборудование, разработанное ВНИЭКИпродмаш, состоит из термостата с прозрачными стенка ш для наблюдения за моделью, системы автоматического задания и контроля температурного режима при проведении замораживания модели, системы обеспечения и контроля равномерного вращения модели. Предусматривается балансировка модели перед ее установкой в термостат и устройство центрирующих элементов. [c.122]

Одним из важнейших применений нелинейных эффектов в волоконных световодах является сжатие оптических импульсов экспериментально были получены импульсы длительностью вплоть до 6 фс. В данной главе рассмотрены методы компрессии импульсов, их теоретические и экспериментальные аспекты. В разд. 6.1 изложена основная идея, представлены два вида компрессоров, обычно используемых для сжатия импульсов,- волоконно-решеточные компрессоры и компрессоры, основанные на эффекте многосолитонного сжатия. В волоконно-решеточном компрессоре используется отрезок волоконного световода с положительной дисперсией групповых скоростей, за которым следует дисперсионная линия задержки с отрицательной дисперсией групповых скоростей, представляющая собой пару дифракционных решеток. Дисперсионная линия задержки рассмотрена в разд. 6.2, в то время как в разд. 6.3 представлены теория и обзор экспериментальных результатов. В компрессорах, основанных на эффекте многосолитонного сжатия, используются солитоны высших порядков, которые существуют в световоде благодаря совместному действию фазовой самомодуляции (ФСМ) и отрицательной дисперсии. Теория такого компрессора представлена в разд. 6.4, далее следуют экспериментальные результаты. Следует отметить, что в одном из экспериментов по компрессии оптические импульсы были сжаты в 5000 раз при этом была использована двухкаскадная схема сжатия, в которой за волоконно-решеточным компрессором следовал оптимизированный компрессор, основанный на эффекте многосолитонного сжатия. [c.147]

В видимой и ближней инфракрасных областях спектра (л < 1,3 мкм) для сжатия импульсов обычно используют волоконнорешеточный компрессор [14 33]. Задача пары дифракционных решеток создавать отрицательную дисперсию групповых скоростей [4. 7] для импульсов, имеющих положительную частотную модуляцию после прохождения через световод. В данном разделе кратко описан принцип действия пары дифракционных решеток [48 51]. На рис. 6.1 показана схема дисперсионной линии задержки, состоящей из пары решеток представлены соответствующие обозначения. Импульс падает на первую из двух параллельных дифракционных решеток. Различным частотным компонентам в спектре импульса соответствуют разные углы дифракции. В результате разные частотные компоненгы испытывают различную временную задержку при прохождении через пару решеток. Оказывается, что оптический путь [c.149]

В первом эксперименте на длине волны 1,06 мкм [22] 60-пикосе-кундные импульсы были сжаты в 15 раз после прохождения 10-метрового световода и пары решеток Ь 2,5 м). В другом эксперименте [23] был достигнут коэффициент сжатия 45 использовались световод длиной 300 м и компактная дисперсионная линия задержки из пары решеток. Обычно в сжатых импульсах на 1,06 мкм значительная доля энергии переносится в несжатых крыльях импульса, поскольку для уменьшения оптических потерь обычно используют меньшие длины световодов, чем те, которые предписаны уравнением (6.3.5). Когда дисперсионные эффекты не проявляются до конца, только центральная часть импульса имеет линейную частотную модуляцию и энергия в крыльях остается несжатой. Для устранения этих крыльев применяется метод спектральной фильтрации [24]. При этом используется тот факт, что крылья содержат спектральные компоненты крайних частот спектра импульса их можно устранить, помещая диафрагму (или фильтр) рядом с зеркалом М, на рис. 6.2. На рис. 6.7 сравниваются автокорреляционные функции сжатых импульсов, полученные со спектральной фильтрацией и без нее [64]. Начальные 75-пикосекундные импульсы были сжаты до 0,8 пс в обычном волоконно-решеточном компрессоре при этом коэффициент сжатия был более 90. При использовании метода спектральной фильтрации крылья в сжатом импульсе были устранены, при этом длительность импульса увеличилась лишь до 0,9 пс. Данный метод был использован для генерации импульсов заданной фопмы за счет использования специального амплитудно-фазового экрана вместо обычной диафрагмы [63-65]. Кроме того, для этих целей можно также использовать [66] модуляцию по времени импульсов с частотной модуляцией сразу на выходе из световода (до прохождения пары [c.162]

В экспериментах [36-38] были получены коэффициенты сжатия 1000 при этом использовалось сжатие в две стадии, когда за волоконно-решеточным компрессором следовал солитонный компрессор. В этих экспериментах использовались 100-пикосекундные импульсы Nd YAG-лазера с синхронизацией мод, работающего на длине волны 1,32 мкм. На первой стадии использовался волоконнорешеточный компрессор здесь получены импульсы длительности порядка 1-2 ПС. Затем эти импульсы направлялись в солитонный компрессор длина световода при этом была тщательно подобрана, что позволило получить коэффициент сжатия порядка 50. В эксперименте [38] исходные 90-пикосекундные импульсы были сжаты до 18 фс (содержат только четыре оптических периода) при компрессии в две стадии, общий коэффициент сжатия составлял 5000. На рис. 6.10 [c.168]

При уменьшении То до 40 фс / фф возрастает до 10 Вт/см и характер нелинейных процессов существенно усложняется. Кроме того, переход к длительностям импульсов в несколько оптических периодов требует пересмотра исходных допущений, являющихся совершенно естественными в пнкосекундном диапазоне длительностей. К их числу относятся предположения о медленности изменения комплексной амплитуды, о квазистациоиарности нелинейного отклика, пренебрежение дисперсией высших порядков и т. д. Все эти вопросы в последнее время начали привлекать внимание исследователей [33—38] в связи с необходимостью оптимизации компрессоров и интерпретации накапливающихся экспериментальных данных [39, 40]. [c.190]

При усилении импульсов лазера на красителе с начальной длительностью 70 фс и энергией 0,2 нДж до энергии в 1 мДж (пиковая мощность 2 ГВт) его длительность увеличивалась до 400 фс. Заметное увеличение длительности связано с дисперсионным расплыванием в растворителе (вода, 20 см) и оптических элементах (кварц, 5 см). Использование решеточного компрессора на выходе системы позволило ском-пенсировать дисперсионное расплывание и при выходной мощности [c.268]

Усилители на стекле с неодимом. Эксперименты по усилению и компрессии импульсов лазера на фосфатном стекле (Я=1,054 мкм, т = =5 пс) проведены авторами [71]. Выделенный из цуга генерации одиночный импульс испытывал бездисперсионную самомодуляцию в коротком (L=40 см) отрезке градиентного многомодового световода. Использование многомодового световода со сравнительно большим диаметром сердцевины (50 мкм) позволило увеличить выходную энергию частотно-модулированного импульса до 2 мкДж. В усилителе на фосфатном стекле его энергия увеличивалась до 500 мкДж, после чего он сжимался до 700 фс. Регистрация производилась методом двухфотонной люминесценции с использованием оптического многоканального анализатора. Пиковая мощность импульса с учетом потерь в решеточном компрессоре составила 300 МВт. [c.269]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...