Оптические линии задержки

Эта величина регистрируется самописцем. При этом от импульса к импульсу лазера можно при помощи оптической линии задержки изменять время задержки /в между возбуждением и измерением (см., например, [16—20, 9.29]). (Линия задержки встроена в канал возбуждения.) Примеры полученных таким путем спектров пробных импульсов для трех различных значений времени задержки показаны на рис. 9.12. Ясно видно, что 22 [c.339]

Оптические линии задержки 303 [c.303]

Оптические линии задержки [c.303]

Рис. 5.18. Схема оптической линии задержки с наклонным падением лучей на сферическое зеркало

Оптические линии задержки 305 [c.305]

В дальнейшем при исследовании гауссова пучка в качестве главных плоскостей для простоты брались плоскости симметрии оптической линии задержки. В оптическую систему вводился плоский гауссов пучок, лежаш,ий в одной из главных плоскостей и описываемый соотношениями [c.306]

Оптические линии задержки 307 [c.307]

Одной из трудностей работы с оптической линией задержки является трудность ее согласования с внешним источником. Входной пучок должен иметь сечение 200 мкм нри расходимости 10 рад. Из приведенных данных ясно, что линия задержки может быть относительно легко согласована с газовыми лазерами и очень трудно — со всеми остальными источниками света. [c.308]

В лазерной технике широко применяются также резонаторы, не содержащие активной среды. Они используются для пространственно-частотной селекции генерируемого излучения, анализа спектральных характеристик излучения, в качестве оптических линий задержки и как оптические дискриминаторы в системах активной стабилизации частоты. [c.6]

Рис. 5.7. Схемы резонаторов твердотельных и жидкостных лазеров с кюветой (а) и оптической линией задержки (ОЛЗ) внутри резонатора (б).

Рубиновый стержень лазера был закреплен в основании наполненного азотом сосуда Дьюара и находился в одном из фокусов эллиптического резонатора, из которого был откачан воздух (см. рис. 4). В другом фокусе резонатора помещалась лампа-вспышка для оптической накачки рубинового стержня. Чтобы получать короткие интенсивные импульсы, в качестве затвора применялась ячейка Керра, включавшая рубин. Это позволило нам получать высокоэнергетические импульсы с малым поперечным сечением и длительностью примерно в 15 миллиардных долей секунды. Пара импульсов образовывалась за счет прохождения света через делитель луча. Он представлял собой просто тонкую плоскую пластину, частично отражавшую, а частично пропускавшую падающий на нее свет. Отраженный свет направлялся прямо на кристалл рубина, а проходящий — отклонялся на оптическую линию задержки. Оптическая линия задержки состоит из набора сферических зеркал и обеспечивает длинный оптический путь второму импульсу света. В результате он задерживается на время, равное пройденному расстоянию, деленному на скорость света. Обычно времена задержки были в пределах от 30 до 400 миллиардных долей секунды. Выйдя из линии задержки, второй импульс направляется в ту же точку рубинового кристалла, куда попал первый импульс. [c.145]

Рис. 4.8. Принципиальная схема продольного томографического интерферометра /—лазер 2 — светоделитель 3, 12 —расширитель светового пучка 4 объект 5, 7, 8, /О—зеркала 6, 9— системы изменения масштаба светового пучка И — оптическая линия задержки /3 — регистратор

Идея, лежащая в основе компрессии оптических импульсов, заимствована из физики сканирующих радаров, где импульсы на микроволновых частотах, имевшие частотную модуляцию, сжимались, проходя через дисперсионную линию задержки [1]. Физический механизм компрессии можно понять, обратившись к разд. 3.2, где рассматривается распространение импульсов с частотной модуляцией в линейной диспергирующей среде. [c.147]

Данный метод получил распространение в фемтосекундную область в работах Шенка и др. [14], которые использовали пару решеток в качестве дисперсионной линии задержки. В их экспери-метах 90-фемтосекундные импульсы на 619 нм проходили через 15-сантиметровый отрезок световода и сжимались примерно до 30 фс после прохождения через пару решеток. Параметры световода и параметры импульса были таковы, что N 3 и z/Zq = 1,5. Из рис. 6.4 ожидается коэффициент сжатия порядка 3. Данный эксперимент привел к серии рекордных результатов [16-19], в которых длительность импульса была сокращена до примерно 8 фс, что соответствовало примерно четырем оптическим периодам. В экспериментах по получению 8-фемтосекундных импульсов [19] 40-фемтосекундные импульсы на 620 нм с пиковой мощностью 10 Вт/см проходили через световод длиной 7 мм и затем сжимались до 8 фс на паре решеток. На рис. 6.5 показана автокорреляционная функция сжатых импульсов. Соответствующий спектр показан на рис. 4.18 (самый верхний рисунок). Ширина спектра была примерно 70 нм, что указывает на то, что при идеальных условиях можно получить спек- [c.160]

В гл. VII рассматривается несколько новых групп оптических систем, недавно появившихся среди них оптические линии задержки, фазовые пластинки, находящие применение в голографии, и т. д. в гл. Vin излагаются вопросы вспомогательного характера, например упроп1еиие численных расчетов частотно-коитрастных характеристик (ЧКХ), отыскание отправных оптических систем в архивах вычислительных отделов, определение с большой точностью значений показателей преломления для любой длйны волиы в щирокой области спектра и т. д. [c.4]

При dUAjdt W В/10 с и пространственном разрешении на экране d = 0,1 мм обеспечивается временное разрешение Ма 10 с. б — установка для измерения длительности пикосекундных импульсов с электронно-оптической развертывающей камерой (по Брэдли, см. [16]). С помощью оптической линии задержки формируется второй импульс, отстающий от основного импульса на 60 пс. Этот точно измеряемый интервал времени служит для калибровки развертки. Импульсы подаются на электронно-оптическую развертывающую камеру. Полученное на экране камеры изображение усиливается усилителем яркости и либо фотографируется, либо записывается оптическим многоканальным анализатором (ОМА). Генератор отклоняющего напряжения G запускается электрическим импульсом, поступающим с фотоэлемента FD в момент прихода лазерного импульса. Момент запуска развертки может регулироваться с помощью электрической линии задержки V. (S — щель К—катод М — ускоряющая сетка вблизи катода F — фокусирующий электрод А — анод, О—отклоняющие пластины Е — экран). Новейшие типы электронно-оптических развертывающих камер (см. [3.4—3.8]) укомплектованы весьма эффективными микроканальными усилителями и содержат вместо объективов световоды. [c.115]

Первые эксперименты с пробными импульсами были проведены Шелтоном и Армстронгом [9.28] в 1967 г. Они облучали насыщающийся поглотитель цугом интенсивных ультракоротких световых импульсов от твердотельного лазера с синхронизацией мод (рис. 9.10). Эти импульсы приводили к насыщению поглощения, которое в предположении применимости простой модели рассасывается с временем релаксации Ггь причем время Т21 должно быть мало по сравнению с периодом следования импульсов. Разделительная пластина отделяла часть энергии импульсов возбуждения. Эта часть проходила через оптическую линию задержки с переменной длиной и использовалась в качестве пробных импульсов до и после прохода через образец при различных величинах задержки to, что позволяло определить зависимость коэффициента передачи от задержки /в-В этом эксперименте непосредственно измерялось (приГ21>ть) [c.337]

В главах, посвященных генерации импульсов, было показано, что лазеры на красителях с непрерывной или синхронной накачкой позволяют получить субпикосекундные импульсы с высокой частотой следования (до 10 Гц) и хорошей воспроизводимостью. При таких частотах следования измеряются не отдельные импульсы до и после их прохода через образец,, а усредненный за большое число импульсов сигнал. Сигнал возбуждения образца, следующий по каналу импульсов возбуждения, периодически включается и выключается с относительно низкой частотой при помощи модулятора (например, вращающегося диска с отверстием). Таким образом, на фотоприемник попеременно поступают пробные сигналы, прошедшие через возбужденный и невозбужденный образцы (рис. 9.15). Электронная система регистрации избирательна и настроена на частоту прерывания возбуждения. Поэтому регистрируемый сигнал пропорционален разности средней энергии пробного излучения при наличии и отсутствии возбуждения. Применение в резонаторе лазера системы выбрасывания импульсов позволяет, если это требуется, снизить частоту следования импульсов (см. гл. 5) и одновременно увеличить их мощность. Это особенно необходимо в тех случаях, когда возвращение образца в исходное основное состояние происходит медленно. Интервал времени между сигналом возбуждения и следующим за ним пробным сигналом может устанавливаться при помощи оптической линии задержки, связанной с шаговым двигателем. По выбору в канал возбуждения и пробный могут быть введены кристаллы для генерации второй гармоники. Другие нелинейные оптические процессы преобразования в общем случае использовать трудно, так как интенсивность слишком мала. (Применение усилителей с импульсной накачкой (см. гл. 5), позво- [c.342]

Достигнутые значения выходной мощности излучения в лазерной системе с двумя АЭ ГЛ-201Д и двумя АЭ ГЛ-201Д32 в качестве УМ — 70 и 105 Вт соответственно — не являются предельными. Дальнейшее повышение мощности может быть получено путем просветления выходных окон АЭ, снижения потерь на поворотных зеркалах, улучшения характеристик импульсов накачки и согласования длительности сигналов ЗГ и УМ. При использовании в качестве генератора АЭ ГЛ-201, импульсы излучения которого имеют длительность т имп 30 НС, съем мощности с одного АЭ ГЛ-201Д32 (тимп 35 не) увеличился до 70 Вт. Для увеличения длительности импульса излучения ЗГ можно применять различные оптические линии задержки. На рис. 5.20 представлена линия задержки, состоящая из четырех плоских отражающих зеркал. Полученное с помощью такой линии увеличение длительности сигнала ЗГ с АЭ ГЛ-204 на 10 не привело к возрастанию выходной мощности системы примерно на 10%. [c.156]

В лазерной технике некоторое распространение получили оптические линии задержки, представляющие собой прекрасный объект для расчета с помощью геометрической оптики. Впервые опи были предложены Херриотом и Шульте. В первых опытах использовался оптический резонатор с двумя одинаковыми сферическими широкоапертурными зеркалами. Внеосевой пучок, введенный в такой резонатор. [c.303]

Точное математическое определение собственных поперечных мод в оптической линии задержки, как и в нерегулярных оптических линиях связи, затруднительно. Кроме того, вопрос математического определения собственных мод при решении таких конкретных задач, как расчет оптической линии задержки, практически несуществен. Ясно, что для решения данной задачи достаточно найти гауссов пучок, который будет мало расплываться при большом числе последовательных отражений. Такой гауссов пучок будем называть собственным пучком оптической липни задержки. Можно думать, что собственный нучок оптической линии задержки будет близок к собственной моде конфокального резонатора. Это предположение основано на том, что хотя при каждом отражении собственный пучок оптической линии задержки испытывает разное фокусирующее действие в зависимости от угла падения, при усредпепии по всей поверхности зеркала оно примерно такое же, как и в конфокальном резонаторе. [c.305]

Следует подчеркнуть, что возбуждение оптической линии задержки необходимо производить пучком, параметры которого совпадают с параметрами найденного нами нерасплывающегося пучка. [c.307]

Как указывалось выше, важным параметром оптической линии задержки является астигматизм. Остановимся несколько подробнее па выборе его величины. Из конструктивных соображений ясно, что по возможности астигматизм нужно делать небольшим, а с другой стороны имеется некоторое минимальное значение астигматизма, при котором оптическая линия задержки на данное время задержки будет использоваться наиболее эффективно. Для того чтобы объем резонатора был равномерно заполнен лучами, пужпо, чтобы полный период колебания лучей равнялся требуемому числу отражений. Частоты колебаний лучей во взаимно перпендикулярных направлениях [c.307]

Рио. 4. Экспериментальная установка, испольвовавшаяоя автором и его коллегами в Колумбийском университете для изучения фотонного эха. Чтобы застраховаться от тепловых возбуждений, рубиновый кристалл охлаждался до 4,2 Кельвина (градусы Кельвина отсчитываются от абсолютного нуля. Кристалл был подвешен в основании сосуда Дьюара, наполненного жидким гелием. Рубиновый лазер охлаждался до 77° Кельвина с помощью другого сосуда Дьюара, содержащего жидкий азот. Стержень рубинового лазера установлен в одном из фокусов эллиптического резонатора, из которого откачан воздух. В другом фокусе находится импульсная лампа для оптической накачки рубинового стержня. Затвор — ячейка Керра — служит для создания коротких, интенсивных импульсов. Пара импульсов получается за счет прохождения света через разделитель луча. Он направляет отраженный свет вепосредственно на кристалл рубина, а проходящий — на оптическую линию задержки. Выйдя из линии задержки (примерно на 30- 400 миллиардных долей секунды позже), второй импульс также направляется на кристалл рубина. Поскольку выходящие из кристалла импульсы не параллельны, пару импульсов возбуждения можно задержать экраном, не пропуска- [c.146]

Бабкина Т.В., Григорьянц В.В., Дашкин А.Ф. Волоконно-оптический датчик перемещения на основе импульсного генератора с волоконно-оптической линией задержки. Оптоэлектронные информационные системы и средства. Материалы конференции. -М., 1990. [c.231]

Рассмотрим структурную схему ЛДИС, показанную на рис. 11.12. Источником излучения является лазер 1, как правило, непрерывного действия. Излучение лазера в расщепителе пучка 2 делится на два луча, один из которых при помощи объектива 3 направляется на исследуемый объект 4, например на поток жидкости с рассеивающими частицами. Рассеянный свет собирается приемным объективом 5, проходит узел совмещения пучка 6 и направляется в блок выделения сдвига ДСЧ. Туда же направляется и второй луч, который (для выравнивания оптического пути) проходит линию задержки 7. В блоке 8 происходит сравнение частоты рассеянного света (Орас с,частотой зондирующего луча лазера. Выделенный сигнал, содержащий информацию о параметрах исследуемого потока, обрабатывается в блоке 9. [c.230]

Второй этап компрессии—сжатие импульса, на к-рый наложен чирп. На этой стадии импульс проходит через дисперсионную линию задержки, состоящую из пары установленных параллельно друг другу дифракционных решёток. При этом излучению каждой частоты соответствуют определ. угол дифракции и своя оптическая длина пути— она увеличивается с уменьшением о). Подбором угла падения пучка на решёточную пару можно добиться условий, при к-рых в одном из дифракционных максимумов отич. задержка переднего фронта импульса (с меньшей частотой) будет больше, чем задержка его заднего фронта (с большей за счёт чирпа частотой) в результате импульс на выходе решёточной пары будет скомпенсирован во времени. С помощью компрессии получены оптич. импульсы короче 10 фс достигнутая мин. длительность 6 фс (1987) близка к фундам. пределу (2—3 фс), соответствующему одному световому периоду. [c.280]

Нелинейные свойства оптических световодов самым ярким образом проявляются в области аномальной (отрицательной) дисперсии. Здесь могут существовать так называемые солитоны-образования, обусловленные совместным действием дисперсионных и нелинейных эффектов. Сам термин солитон относится к специальному типу волновых пакетов, которые могут распространяться на значительные расстояния без искажения своей формы и сохраняются при столкновениях друг с другом. Солитоны изучаются также во многих других разделах физики [1-5]. Солитонный режим распространения в волоконных световодах интересен не только как фундаментальное явление, возможно практическое применение солитонов в волоконно-оптических линиях связи. В данной главе изучается распространение импульсов в области отрицательной дисперсии групповых скоростей, особое внимание уделяется солитонному режиму распространения. В разд. 5.1 рассматривается явление модуляционной неустойчивости. Показано, что при наличии нелинейной фазовой самомодуляции (ФСМ) стационарная гармоническая волна неустойчива относительно малых возмущений амплитуды и фазы. В разд. 5.2 обсуждается метод обратной задачи рассеяния (ОЗР), который может быть использован для нахождения солитонных рещений уравнения распространения. Здесь же рассматриваются свойства так называемого фундаментального солитона и солитонов высщих порядков. Следующие две главы посвящены применению солитонов в некоторых системах. В разд. 5.3 рассматривается солитонный лазер разд. 5.4 посвящен использованию солитонов в волоконно-оптических линиях связи. Нелинейные эффекты высщих порядков, такие, как дисперсия нелинейности и задержка по времени нелинейного отклика, рассматриваются в разд. 5.5. [c.104]

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 по сжатию импульсов в оптических световодах [13] 5,5-пикосекундные (FWHM) начальные импульсы на 587 нм с пиковой мощностью 10 Вт распространялись через световод Длиной 70 м. 20-пикосекундные выходные импульсы были почти прямоугольны по форме и имели уширенный за счет ФСМ спектр с практически линейной частотной модуляцией. Это свойство пред-полагалс сь [39] из совместного действия дисперсии и нелинейности (см. рис. 6.3). В качестве дисперсионной линии задержки вместо пары решеток использовался газ атомов натрия. Сжатые импульсы имели [c.159]

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]

Как уже упоминалось в гл. 1, в принципе, временную линзу можно создать на основе электрооптического модулятора. Если речь идет о генерации пикосекундных или субпикосекундных световых импульсов, модулятор должен управляться пикосекундными электрическими импульсами. В самое последнее время были продемонстрированы возможности этой техники [2]. Осуществив быструю фазовую модуляцию непрерывного излучения аргонового лазера с последующей конверсией фазовой модуляции в амплитудную в диспергирующей линии задержки, авторы [2] получили импульсы длительностью 8 пс с частотой повторения 10 ГГц. Однако сейчас еще рано говорить о конкуренции такой техники с методами нелинейно-оптической компрессии. [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...