Диэлектрические оптические среды и устройства

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОПТИЧЕСКИЕ СРЕДЫ И УСТРОЙСТВА [c.192]

Под диэлектрическими оптическими средами понимаются конденсированные среды, характеризуемые сравнительно небольшим коэффициентом поглощения электромагнитного излучения (а 1 см ). Рабочие диапазоны современных оптических устройств условно разделены по длинам волн [c.192]

Для передачи когерентного излучения в волноводном режиме между элементами различного рода оптических устройств или систем широко используются оптические волокна. Оптическое волокно рис. 2.3.1 представляет собой внутреннюю диэлектрическую среду (стекло, кварц и т.п.), в которой содержится основная часть световой энергии, передаваемой по волокну в волноводном режиме. Эта внутренняя среда называется сердцевиной. Сердцевина может быть окружена слоем с более низким показателем преломления, называемым оболочкой. Для защиты от внешних воздействий сердцевину с оболочкой часто покрывают защитным слоем пластмассы. Обычно оптические волокна имеют круглую форму. Существует два основных типа круглых волокон. К первому типу относится волокно со скачком показателя преломления (рис. 2.3.1, а). В нем показатель преломления сердцевины характеризуется постоянным значением, и волноводное распространение излучения обеспечивается эффектом полного внутреннего отражения между сердцевиной и оболочкой. Второй тип волокон имеет сердцевину, показатель преломления которой изменяется в зависимости от расстояния г от оптической оси по параболическому закону [c.92]

На рис. 7.1 предлагается классификация диэлектрических оптических сред. В ее основу положен принцип последовательного рассмотрения сред генераторов когерентного излучения, сред, используемых для управления пучками излучения, сред трактов распространения излучения и, наконец, регистрирующих фотоактив-ных сред для устройств и систем ввода, хранения, обработки и вывода информации. [c.193]

Оценить характеристики оптических устройств и понять их ограничения можно лишь, если хорошо изучить особенности распространения электромагнитного излучения. Это позволяет разрабатывать устройства для управления лазерным излучением. Поэтому основное внимание в книге уделяется изложению фундаментальных принципов. Мы постарались установить связь между теорией и практикой путем рассмотрения конкретных примеров, основанных на реальных ситуациях. Когерентное взаимодействие лазерного излучения с различными оптическими средами мы рассматривали с привлечением лишь классической электродинамики. Оптические свойства этих сред описываются с помощью таких материальных параметров, как диэлектрические тензоры, тензоры гирации, элек-трооптические коэффициенты, постоянные фотоупругости и нелинейная восприимчивость. Из оглавления нетрудно видеть, что здесь рассмотрен очень широкий круг вопросов. [c.7]

Диэлектрические оптические элементы находят все более разнообразное применение в современной оптоэлектронике, включая как технику оптической связи, оперативной обработки информации и управления, так и силовую оптику во всех аспектах ее использования (от многообразия лазерной технологии до имплози-онного термоядерного синтеза). Предметом настоящей главы является обзор совокупности известных диэлектрических сред и их особых свойств, обеспечивающих разработку огромного числа видов применяемых устройств и систем. Классические материалы и приборы современной оптики, а также магнитооптические материалы и устройства, которым посвящены многочисленные монографии и учебные пособия, в данной книге не рассматриваются. [c.192]

В устройстве, показанном на рис. 5.9, частота излучения лазера непрерывно меняется настроечным элементом. Таким элементом может служить, например, фильтр Лио, эталон Фабри— Перо или интерференционный фильтр с клиновидными слоями. (Последний представляет собой четырехслойную диэлектрическую систему, в которой для некоторого направления толщина слоев меняется по линейному закону. Поэтому перемещение фильтра в этом направлении позволяет менять длину волны.) При применении призмы может быть использован резонатор V-образной формы. Применяя различные красители, можно при синхронной накачке лазера получать пикосекундные и субпико-секундные импульсы с возможностью плавной перестройки длины волны излучения оптическим фильтром в спектральном диапазоне примерно от 420 до 1000 нм. Особое внимание при этом следует обращать на относительно точную регулировку длины резонатора лазера на красителе и частоты следования импульсов лазера накачки. Это требует обеспечения высокой термической и механической стабильности лазерной системы. Следует подчеркнуть, что частота следования импульсов лазера накачки определяется частотой активного модулятора и может несколько отличаться от частоты прохода /(2L) соответствующего холодного резонатора (т. е. резонатора лазера без накачки активной среды). Поэтому необходимо подобрать длину резонатора лазера на красителе, согласовав ее с точностью порядка 10 с оптимальной частотой модуляции. Если не осуществляется постоянная подстройка частоты модуляции и длины резонатора лазера на красителе, то эти величины должны сохранять свои значения с точностью около Поэтому применяют высокочастотные генераторы с высокой стабильностью колебаний как по амплитуде, так и по фазе. Резонаторы монтируются на вибропоглощающих подставках и снабжаются стеклянными трубками, исключающими воздействие флуктуаций воздушных потоков. Осуществляется глубокая компенсация теплового расширения резонатора. Температура оптических элементов по возможности поддерживается постоянной, так чтобы изменение оптической длины не превышало 0,1 мкм. Для регулировки длины резонатора можно, например, поместить выходное зеркало резонатора лазера на красителе на микрометрический столик, позволяющий фиксировать изменение длины резонатора с точностью до 0,1 мкм. [c.177]

В последних двух главах рассматривается концентрация поля в некоторых ограниченных областях пространства, в которых имеют место определенные комбинации длин волн и неоднородностей среды это приводит к эффекту, который можно назвать своего рода удержанием излучения. В частности, в гл. 7 мы рассмотрим пассивные и активные резонаторы, используемые в лазерных устройствах и предназначенные для удержания излучения вблизи оси оптических резонаторов и интерферометров Фабри — Перо. При этом мы будем проводить изучение главным образом на основе теории дифракции. В гл. 8 для исследования удержания излучения в поперечном направлении вблизи оси диэлектрического световода задача решается аналитически с использованием модовых решений волнового уравнения. Это позволяет рассмотреть единым образом самые современные вопросы, связанные с такими нелинейными оптическими явлениями, как фазовая самомодуляция и солитоны. [c.9]

Диэлектрические мультислои широко применяются в электрооптических устройствах для уменьшения отражения от поверхности, получения полосовых фильтров или увеличения отражательной способности при определенных длинах волн [16, 17]. Создание таких сред при помощи испарения или напыления возможно на многих подложках (стекла, полимеры, металлы, композитные материалы) [18] (рис. 3.7). Простейший мультислой представляет собой стопу четвертьволновых пластинок, каждая из которых имеет оптическую толщину nd = Хо/4. В современных системах вместо одинаковых четвертьволновых пластинок используют слои со слабо изменяющейся толщиной, поскольку это позволяет обеспечить лучшее управление пропускатель-ной способностью в широком частотном диапазоне. При изготовле- [c.170]

Как мы уже отмечали во введении, многослойные диэлектрические покрытия широко используются в настоящее время в оптических приборах. Типичный пример — диэлектрические зеркала в лазерных резонаторах, полностью отражающие или обеспечивающие вывод части излучения. Все такие устройства принадлежат к классу мультислоев. Но все же главной их особенностью является то, что размер неоднородности в них сравним с длиной волны. Вследствие этого их нельзя исследовать развитым выше методом, основанным на переходных функциях. Требуется развитие нового подхода, который позволил бы учесть эффекты многократного отражения на последовательности поверхностей разрыва, разделяющих отдельные диэлектрические слои стопы. Задачу можно упростить, если пренебречь конечностью поперечных размеров. В частности, пропускание мультислоя можно вычислить, считая радиус зеркала бесконечным. Возникающая при этом ошибка невелика. Кроме того, можно предположить, что показатель преломления постоянен по всей толщине каждого из слоев и резко изменяется лишь при переходе через границы раздела. Более общая ситуация рассмотрена в книге Бекмана и Спицичино и в статье Хандери, полные ссылки на которые приведены в библиографии в конце главы. Таким образом, мы будем рассматривать модель мультислоя, а именно последовательность пластин с неограниченными поперечными размерами, разделенных идеальными плоскопараллельными поверхностями. Показатель преломления каждой из пластин постоянен (рис. 3.8). Будем нумеровать пластины последовательно справа налево, причем индексом 1 отметим среду, наиболее удаленную от источника падающей волны. Предположим, что ось I направлена поперек слоев, а [c.172]

Диэлектрики по способу использования подразделяются на активные - с управляемыми свойствами, и электроизоляционные. Активные диэлектрики по их элеетрофизическим свойствам, определяющим применение, можно разделить на сегнетоэлектрики -позволяющие управлять своей диэлектрической проницаемостью пьезоэлектрики - преобразующие механическую энергию в электрическую и обратно пироэлектрики - преобразующие тепловую энергию в электрическую и обратно электреты - источники электрического поля активные элементы оптических устройств -активные среды лазеров, жидкие кристаллы и др. [c.664]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...