Избыточный фотонный шум

Метод исследования формы спектральной линии газового лазера по избыточному фотонному шуму [c.401]

В работе [42] показано, что ширину спектральной линии источника можно найти путем частотного анализа избыточного фотонного шума монохроматического источника света. Если монохроматический источник излучает в полном частотном интервале Av (т. е. с шириной линии Av), то в интервале частот от О до Av будут частоты биений, обусловленные взаимодействием волн. Теория избыточного шума фотонов была применена для измерения ширины линии гелий-неоновых лазеров с низкими шумами. [c.401]

Выходное излучение газового лазера содержит дополнительные компоненты шума, которые увеличивают шумовую мощность на выходе по сравнению с идеальным значением, соответствующим выражению (9.7). Величина этих компонент зависит от типа газового лазера (на возбужденных или ионизированных атомах), методов возбуждения (постоянный гок, ВЧ-разряд или комбинация постоянного тока и ВЧ-разряда), превышения мощности возбуждения над пороговой и т. д. Например, возможны плазменные шумы, вызванные флуктуациями постоянного тока в плазме. Могут существовать шумы, характер которых совпадает с характером избыточного фотонного шума. Конкуренция между двумя нижними энергетическими уровнями при одном и том же инвертированном верхнем уровне, приводящая к когерентному излучению более чем на одной длине волны, также может быть причиной появления шумов. Возможна и интерференция мод, особенно в длинных лазерах, где одновременно генерируется большое число осевых типов колебаний. Кроме того, шумы от источников питания (в ионных лазерах) вызывают пульсирующие токи в плазме (или индуцированные в плазме магнитным полем [c.460]

Ясно, что газовый лазер представляет собой источник сильно вырожденного излучения. Влияние столь большого вырождения проявляется в том, что с точки зрения флуктуационных свойств лазерный пучок фотонов ведет себя аналогично волнам, а не частицам. Эффект группировки фотонов приводит к явлениям взаимодействия волн, которые можно понять, если считать, что излучение состоит из волн с разными частотами, взаимодействующих друг с другом. Биения приводят к взаимодействию волн, или избыточному фотонному шуму в лазерных пучках. [c.466]

В лазерных генераторах избыточный фотонный шум или шум спонтанного излучения, который предсказывается на основе модели, где газовый лазер рассматривается как насыщенный усилитель шумов [30, 31], был подвергнут обширному экспериментальному исследованию [32, 33]. Измерения показали, что избыточный шум может обнаруживаться в газовых лазерах с низким усилением, работающих около порога генерации (выше и ниже его). По мере увеличения усиления и выходной мощности лазера, т. е. когда генератор работает вдали от порога, отношение шумов спонтанного излучения к дробовому шуму быстро уменьшается и избыточный фотонный шум становится меньше плазменных шумов, других спонтанных шумов и шумов, обусловленных модами, отличными от интересующих нас мод низшего порядка. [c.466]

Оборудование, необходимое для измерения избыточного фотонного шума методом одного приемника, кое-чем отличается от оборудования, о котором говорилось в п. 1, а. Так, фотодиод заменяется фотоумножителем. Желательно иметь второй фотоумножитель и электронный счетчик для измерения скорости испускания фотонов исследуемым лазером. Удобно предусмотреть также анализатор спектральной плотности и двухкоординатный самописец, чтобы получать непосредственно кривую зависимости [c.467]

При измерениях избыточного фотонного шума необходимо минимизировать влияние плазменных шумов. Следует использовать экспериментальную установку, описанную в п. 1, а, причем спектр шумов измеряется в то время, когда электрическая схема возбуждения лазера оптимизирована с точки зрения подавления флуктуаций газового разряда. Необходимо работать при меньших значениях тока разряда. Последовательно с разрядной трубкой (со стороны незаземленного провода) надо включить большое сопротивление (< 100 ком). Для уменьшения шумов полезно также установить вблизи анода разрядной трубки сильный постоянный магнит. После того как добились работы лазера в режиме со сравнительно низким уровнем шумов, можно приступать к измерениям. Путем автоматического регулирования, например, положения зеркала надо стабилизировать одночастотное выходное излучение лазера по отношению к длительным дрейфам частоты. [c.468]

Аппаратура и блок-схема, в общих чертах описанные выше, могут использоваться для определения спектра отношения избыточного фотонного шума к дробовому шуму при разных уровнях возбуждения лазера. [c.469]

Экспериментальные спектральные кривые тока фотоумножителя (пропорционального выходной мощности излучения лазера) показывают, что отношение мощностей избыточного фотонного шума и дробового шума пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера ниже порога генерации и обратно пропорционально квадрату выходной мощности излучения лазера выше порога генерации. Значительно ниже порога генерации можно наблюдать отклонение от квадратичной зависимости, если допустить вклад в выход спонтанного излучения более чем от одной линейно поляризованной моды. Установлено, что выше порога генерации ширина полосы избыточного фотонного шума изменяется линейно с выходной мощностью, а ниже порога — обратно пропорционально мощности [36]. Спектр мощности отношения шумов чуть выше и ниже порога генерации хорошо аппроксимируется лоренцевой кривой. Недавно экспериментально [36, 100] была продемонстрирована применимость модели Ван-дер-Поля к лазерному генератору с накачкой, превышающей пороговую. [c.469]

Хотя и ток, обусловленный сигналом, и ток, обусловленный спонтанным излучением, дают вклад в полный дробовой шум, их вклады суммируются не непосредственно шум спонтанного излучения некогерентный. Путем более детального анализа статистических свойств избыточного фотонного шума (усиленных шумов спонтанного излучения) можно показать [19], что в лазерах с большим усилением, в которых основными шумами при регистрации являются входные шумы спонтанного излучения, [c.484]

Аппаратура для измерения избыточного Таблица 9.2 фотонного шума [c.468]

Е, — отношение избыточного шума фотонов к дробовому шуму, i-я компонента электрического поля (см. текст) е —заряд электрона fо — область дисперсии эталона [c.405]

При методе, основанном на исследовании избыточного шума фотонов, нужно знать спектр мощности дробового шума применяемого фотоприемника. При этом чрезвычайно важно выбрать нешумящий лазер. Опыт показывает, что для того, чтобы получить малый посторонний шум, необходимо взять лазер с ВЧ-возбуждением (или хотя бы лазер с подогревным катодом с последовательно включенным большим сопротивлением). Конечно, абсолютно необходимо, чтобы лазер работал на одной частоте. [c.401]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...