Многомодовое лазерное излучение

Возможны различные приемы получения голограмм, восстанавливающих изображения, существенно ограниченные по глубине, причем они могут использоваться как на этапе регистрации светового поля в плоскости сфокусированного изображения, так и на этапе восстановления. Сущность зтих приемов состоит в значительном расширении спектра пространственных или временных частот излучения, а именно в использовании полихроматического восстанавливающего источника, протяженного опорного источника, регистрации голограммы в многомодовом лазерном излучении с относительно широким спектром. Возможно также своеобразное вырождение опорной волны - регистрация в диффузно рассеянном когерентном излу- [c.5]

Получение спеклограмм в многомодовом лазерном излучении [c.97]

Вид корреляционной функции /Са(рь Р2) определяется конкретным типом лазера и во многом зависит от оптического резонатора и формы зеркал. Так, в некоторых случаях многомодовое лазерное излучение обладает статистической однородностью по пространству [c.11]

Б. Многомодовое лазерное излучение [c.145]

В наиболее общей модели, чаще всего используемой для многомодового лазерного излучения, принимается, что колебания мод независимы и происходят без заметной фазовой синхронизации. Но такой моделью следует пользоваться с большой осторожностью. Если флуктуации фазы обусловлены колебаниями граничных зеркал лазера, то ясно, что флуктуации различных мод будут статистически зависимыми. Кроме того, если фазовые флуктуации являются неотъемлемой частью механизма колебаний, то лазер является существенно нелинейным прибором и в результате этих нелинейностей может возникать значительная связь между модами. Например, некоторая фазовая синхронизация имеет место, если частотная компонента, генерируемая за счет нелинейного взаимодействия между двумя модами, совпадает с частотой некой третьей моды. Такие эффекты особенно существенны в лазере, работающем значительно выше порога, где нелинейности особенно велики. (Относительно методов намеренного введения синхронизации мод в лазерах см., например, работу [4.15].) [c.145]

Измерения относительной дисперсии интенсивности многомодового лазерного излучения в турбулентной атмосфере были выполнены в работах [27, 78]. Полученные в них экспериментальные [c.127]

Нелинейная волоконная оптика как направление нелинейной оптики возникла в начале 70-х годов с появлением стеклянных волоконных световодов с низкими потерями. Первоначально волоконные световоды разрабатывались как пассивная линейная среда для передачи оптического излучения (в основном для целей связи,) но очень скоро стало ясно, что они представляют собой качественно новый уникальный материал для нелинейной оптики. Исключительная перспективность волоконных световодов определяется их свойствами, а они такие неизменность поперечного размера лазерного излучения на больших длинах распространения по световоду и низкие потери лазерного излучения, уникальные дисперсионные характеристики и возможность как одномодового, так и многомодового режимов распространения лазерного излучения по световоду. [c.5]

Основой механизма пассивной синхронизации мод, как и активной синхронизации, является временная модуляция потерь в резонаторе. Однако в отличие от активной при пассивной синхронизации система сама определяет моменты времени, соответствующие минимуму потерь. Процесс образования импульсов в лазерах на красителях может быть объяснен следующим образом после того как излучение накачки обеспечило превышение над порогом генерации лазера, в резонаторе начинается процесс установления вынужденного излучения, затравкой которого является спонтанный шум. В рассматриваемом здесь многомодовом режиме излучение состоит из множества статистически перекрывающихся во времени флуктуационных пиков. Вследствие большого сечения рабочего перехода лазерного [c.187]

Наконец, подчеркнем снова, что сходство многомодового лазерного света и теплового излучения имеет место только в том случае, если различные моды колебаний являются несвязанными. Практически ситуация, в которой это предположение выполняется, вероятно, встречается весьма редко. [c.149]

Световое излучение с классическими статистическими характеристиками первого порядка, не отличающимися от характеристик поляризованного теплового излучения, можно получить, пропуская лазерное излучение (одно- или многомодовое) через движущийся рассеиватель. Такое излучение отличается от теплового главным образом значительно большей энергией, которой [c.149]

Лазерное излучение многомодовое 145—149 [c.515]

Глава 4 называется Интенсивность лазерного излучения, скоростные уравнения . В ней изложена простая фотонная модель одномодового лазера, рассмотрены релаксационные колебания, модуляция добротности, балансные уравнения, описывающие важнейшие процессы в многомодовом лазере. Вторая половина главы в основном посвящена анализу эффекта образования провалов на контуре линии затрагиваются также вопросы конкуренции мод. Говоря о проблеме пространственной модуляции усиления в лазере, которая обусловлена структурой поля в резонаторе, уместно на помнить о работах советских авторов [19, 20], носящих приоритетный характер. [c.6]

Оптические элементы этого класса позволили решить целый ряд практически интересных задач, связанных с задачами анализа и формирования поперечно-модового состава лазерного излучения. Как известно, каждой моде соответствует известная математическая функция двух переменных. Многомодовое излучение падает на транспарант, пропускание которого определяется функцией /[ (и, V). Компьютер [c.202]

Многомодовая структура лазерного излучения оказывает также сильное влияние на генерацию малых разностных частот. Рассмотрим сначала эффекты, связанные с наличием ряда продольных мод. [c.208]

Значительные трудности в сравнении экспериментальных теоретических данных связаны с многомодовой структурой лазерного излучения (см. [78 —83 ]). — Прим. ред, [c.236]

Обычно когерентное излучение лазера возбуждает в многомодовом волокне ряд мод распространения. Пока сохраняется их относительная когерентность, наблюдаемая на конце волокна, картина излучения принимает вид известной спекл-структуры, порождаемой лазерным излучением. Она является результатом конструктивной и деструктивной интерференции, наблюдаемой в любой заданной плоскости. Пример спекл-структуры изображен на рис. 15.13. После прохождения достаточно большого расстояния межмодовая дисперсия вызовет появление относительных задержек между различными модами, превосходящими по величине время когерентности света в каждой моде. Когда это случится, спекл-картина исчезнет в однородном излучении фона. [c.392]

Образцы располагаются на держателе, который можно нагревать до 500°. Управление средой, в которой проводится отжиг, обеспечивается помещением держателя в кварцевую цилиндрическую оболочку, в полость которой закачиваются соответствующие газы. В ходе исследований был установлен ряд условий (в том числе параметры оптической системы, мощность лазерного излучения, скорость сканирования, температура образца), при которых обеспечивается достаточно совершенный отжиг имплантированного полупроводника. Если образец отжигается при комнатной температуре, то типичный набор условий отжига включает использование аргонового лазера мощностью 7 Вт, работающего в многомодовом режиме и сфокусированного 79-мм линзой в пятно размером 38 мкм на поверхности мишени. Пятно обычно перемещается по поверхности мишени со скоростью, примерно равной 2,5 см/с. Соседние линии сканирования перекрываются приблизительно на 30 %, что обеспечивает полный отжиг областей перекрытия. Необходимая для полного отжига мощность лазера может быть снижена (а ширина отжигаемой линии увеличена) повышением температуры образца во время отжига. [c.168]

Пусть 2(0 — плоский угол расходимости лазерного пучка. Учитывая малые значения этого угла, можно считать, что соответствующий ему телесный угол Q — псо. При многомодовом режиме излучения лазера, обеспечивающем наибольшую мощность, можно сделать допущение о том, что распределение потока [c.326]

Процессы распыления материалов, основанные на взрывном эффекте взаимодействия излучения с веществом, в зависимости от вида материала и его оптических и теплофизических характеристик требуют обеспечения длительности импульсов от 10 до 10- с. В последние годы в связи с организацией устойчивого производства технологических лазерных установок возникло новое технологическое направление — контроль характеристик долговечности оптических лазерных элементов. Наиболее объективным методом контроля лучевой прочности поверхности оптических элементов (а следовательно, и качества ее полировки) в настоящее время является способ измерения порога разрушения поверхности лазерным лучом ( метод искры ). Такой контроль осуществляется с помощью импульсов излучения длительностью 10- с при энергии 0,1 и 1 Дж в одномодовом и многомодовом режимах работы лазера соответственно. [c.116]

Если речь идет о вспышках многомодового лазерного излучения с несинхронизованными модами, процесс (0 записывается в виде [13, 16] [c.24]

Для шумовых импульсов важен весь круг вопросов, рассмотренных в предыдущих параграфах. Однако если для регулярных импульсов интерес представляет поведение огибающей и фазы, то в случае шумовых импульсов — статистические характеристики, в первую очередь такие, как средние интенсивность и длительность импульса, корреляционная функция и время корреляции. Выполненные к настоящему времени исследования в значительной мере решают проблему распространения шумовых импульсов в диспергирующих средах. Детальтю изучено распространение шумовых импульсов как во втором [31, 71], так и в третьем приближении теории дисперсии [201. Рассмотрены особенности расплывания импульсов многомодового лазерного излучения [72] и отражение шумового импульса от дифракционной решетки [73], проанализировано взаимное влияние неполной пространственной и временной когерентности при распространении импульса в диспергирующей среде [74]. Подчеркнем, что на основе пространственно-временной аналогии на шумовые импульсы могут быть перенесены результаты теории распространения частично когерентных пучков в линейных средах [16]. [c.63]

В ней последовательно рассматриваются методы получения голограмм, восстанавливаюоих изображения, а не волновые фронты, как обычные голограммы. Эти методы базируются на гологра мческой регистрации интерференционного поля в плоскости изображения объекта и состоят в прсжедении восстановления немонохроматическим излучением, использовании протяженного опорного источника, регистрации в многомодовом лазерном излучении с диффузным рассеянием опорной волны. [c.2]

По мере того как добавляется все больщее и больщее число независимых мод, видно, что плотность распределения приближается к гауссовской форме, как и должно быть в соответствии с центральной предельной теоремой. При N 5 еще видна разница между истинной плотностью распределения и гауссовской. С точки зрения классических статистических характеристик (характеристик первого порядка) различие между многомодовым лазерным излучением (Л 5) и тепловым излучением мало, [c.146]

Другим недостатком при расчете сечений процессов с большой степенью нелинейности К являются очень большие поправки, учитывающие немонохроматичность излучения. Они, как правило, вводятся, исходя из априорного предположения о близости многомодового лазерного излучения к излучению теплового источника без должного для этого обоснования. При этом учет немохроматичности приводит к фактору дк = в величине /f-фотонного сечения ионизации по сравнению со случаем монохроматического поля (разд. 3.6). При больших значениях К такая процедура может приводить к большим ошибкам. Таким образом, лишь эксперименты, в которых для ионизации атомов благородных газов используется ультрафиолетовое излучение, и, следовательно, величина К относительно невелика, дают достаточно достоверную информацию о прямом процессе ионизации. [c.133]

Существующие варианты теорий, описывающие метод ВРЛС и основанные на кинетических уравнениях, не учитывают фазовые соотношения между модами резонатора и не могут, следовательно, адекватно описывать взаимодействие многомодового лазерного излучения с поглощающей средой, имеющей в общем случае сверхтонкую структуру (естественную или наведенную внешними полями). Экспериментальные результаты в [21], показывающие зависимость ширины линии поглощения водяного пара от амплитуды и частоты внешнего высокочастотного поля, демонстрируют принципиальную возможность изучения с помощью широкополосного метода ВРЛС структуры линий, скрытых под доплеровским контуром. Для правильной количественной интерпретации результатов измерений необходимо развивать волновую теорию метода ВРЛС. [c.131]

Замечания о свободной генерации в многомодовом лазере. Как отмечалось в 3.1, наряду с регулярными затухающими пульсациями мощности наблюдаются нерегулярные и незатухающие пульсации. Нерегулярность пульсаций может быть связана, в частности, с многомодовостью лазерного излучения ). [c.316]

П. к. лазерного пучка определяет статистич. связь между значениями поля не в произвольных точках пространства, а в разных точках поперечного сечения пучка. Вдоль направления распространения лазерного пучка статистич, связь определяется временной когерентностью излучения. Спонтанные шумы, возбуждение многих поперечных мод приводят к тому, что поперечная пространственная структура лазерных пучков становится случайной, а их поле излучения оказывается не полностью когерентным в пространстве. Вместе с тем масштаб поперечных корреляций лазерного излучения (поперечный радиус когерентности, радиус корреляции) значительно превосходит соответствующий масштаб аелазерных источников излучения. По величине отношения значений радиуса корреляции к радиусу пучка лазерного излучения различают два предельных случая излучения многомодового по поперечным индексам и одвомодо-вого. [c.152]

При оценках энергетических параметров не были учтены дифракционные потери света в резонаторе, потери на термическом двулучепреломлении активной среды и т. п. Учет этих потерь приведет к меньшим значениям энергетических параметров лазера. Кроме того, мы предполагали, что в генерации участвует весь объем кристалла граната, что достигается лишь при многомодовой генерации. При необходимости получать одномодовую генерацию часть апертуры кристалла диафрагмируется так, что работает лишь центральная, приосевая область кристалла. В этом случае выходная мош.ность лазерного излучения падает пропорционально уменьшению рабочего объема кристалла. Так, например, если нулевая мода лазера имеет диаметр в 2 раза меньший, чем диаметр кристалла, то ее выходная мощность примерно в 4 раза ниже мощности мнотомодо-вой генерации без диафрагмы и составит для принятых выше параметров около 2,5 и 9 Вт для длин волн 1338 и 1064 нм соответственно. [c.67]

Во всех практических схемах гологра< ш1 в качестве источника излучения используются лазеры, генерирующие в режиме с одной поперечной модой. Обычно подбираются условия, при которых генерируется мода наиболее низкого порядка - TEMqq. В зтом случае пространственную когерентность излучения можно считать абсолютной. Специально для задач голографии разрабатываются также одночастотные лазеры, излучение которых содержит одну продольную моду и, следовательно, характеризуется весьма высокой степенью временной когерентности. Необходимость выбора такого режима генерации, приводящего к значительному ограничению мощности излучения, обусловлена тем обстоятельством, что при использовании наиболее выгодного знергетически многомодового режима степень KorepwTHO TH излучения (в первую очередь пространственная) оказывается недостаточной для регистрации качественных голограмм. Восстановленным изображениям в зтом случае присущи серьезные искажения, связанные с пространственной структурой многомодового лазерного пучка [113-114]. [c.45]

Известен метод гологра< рования в многомодовом излучении [115], основанный на точном совмещении пространственной структуры опорного и объектного пучков в плоскости голограммы. Однако возможность практического применения такого метода существенно лимитируется в связи с ограниченностью класса объектов, доступных для гологра< рования, и сложностью настройки. Кроме того, зтот метод не позволяет полностью устранить шумовую пространственную модуляцию изображений, связанную с характерной неоднородностью поля многомодового лазерного пучка. [c.45]

В случае диффузного рассеяния многомодового лазерного пучка, освещающего объект, не пршсходит пространственной модуляции восстановленного изображения в связи с равномерным перемешиванием излучения различных мод по пространству. [c.100]

Сложнее обстоит дело с объяснением эффекта накопления в случае отсутствия поглощающих включений. Экспериментально показано, что зпаче11ие порога оптического пробоя среды зависит как от свойств самого материала, так и от особенностей пространственного и временного распределения в нучке лазерного излучения, действующего на среду. Установлено, что нри отсутствии флуктуаций интенсивности воздействующего лазерного и.злучения (использование одночастотного излучения с хорошо контролируемыми пространственными и энергетическими характеристиками) эффект накопления отсутствует [1401. Возможно, что в случаях, когда эффект накопления наблюдался, контроль флуктуаций интенсивности. ча.к рного излучения был недостаточны.м. В цело.м же вопрос о физических механизмах, обусловливающих эффект накопления в стеклах, требует дальнейшего изучения. С практической же точки зрения эффект накопления в условиях многократного воздействия на стекло лазерного излучения, имеющего определенный уровень <1)луктуаций интенсивности (за счет многомодового характера излучении, интерференции и т. д.), всегда присутствует, в результате чего оптическая стойкость активных элементов из неодимового стекла при числе вспышек воздействующего и.злучения оказывается в 4—5 раз ниже, чем при однократном воздействии. Оптическая стойкость неодимовых стекол может быть описана для Этого случая, как и раньше, формулой (1.38), в которой коэффициент А следует принять равным примерно 4—5. [c.57]

Собственных частот резонатора, и поэтому лазерное излучение оказывается многомодовым. [c.34]

Интересно рассмотреть также поперечные моды в качестве независимых носителей информационных каналов вместо используемых продольных мод (а может быть, и в дополнение к ним). Как было сказано выше, поперечные моды лазерного излучения представляют собой пучки света, распределение комплексной амплитуды в сечении которых описывается собственными функциями оператора распространения света в соответствующей среде. Фундаментальным свойством мод является сохранение структуры и взаимной ортогональности при распространении в среде. Именно это свойство поперечных мод является основой для построения систем связи с модовым уплотнением каналов. Интерес к поперечным модам как носителям независимых каналов передачи информации связан, во-первых, с постоянным повышением качества производимых многомодовых волокон [см., например, 68], во-вторых, с разработкой методов качественного синтеза дифракционных оптических элементов моданов [19, 27-30], способных эффективно формировать и селектировать поперечные моды лазерного излучения (см. также 6.2 данной книги). Общая теория построения телекоммуникационных систем с уплотнением каналов, основанном на использовании поперечных мод, детально изложена в [19]. Отметим, что селективное возбуждение поперечных мод оптоволокна позволит увеличить пропускную способность линии связи не только за счет параллельной передачи нескольких каналов по одному волокну, но и за счет решения проблемы уширения импульса, вызываемого наличием межмодовой дисперсии [18-20, 6.2.7]. Одна из предполагаемых инженерных реализаций волоконно-оптической связи с использованием селективного возбуждения поперечных мод [19] представлена на рис. 6.53. Пространственный фильтр МА является матрицей электрооптических модуляторов, освещаемых плоской волной когерентного света Рд (х). На матрицу электрооптических модуляторов непосредственно подается вектор промодулированных по времени сигналов 5Д. [c.456]

Альтернативный подход к анализу преобразователя изображений состоит в использовании концепции мод, уже рассматривавшейся нами ранее в настоящей главе. На этом пути мы сможем без особого труда оценить объем информации о изображении, передаваемой с помощью преобразователя частоты вверх. Ранее мы уже вычислили число мод инфракрасного излучения Ыт, получаемого преобразователем частоты с заданной апертурой в пределах телесного угла синхронизма [уравнение (6.28)]. Этим модам, являющимся поперечными модами, может быть сопоставлена информация об изображении, если мы припишем каждой из них определенное значение амплитуды. С помощью такой процедуры Ыт поперечные моды инфракрасного излучения могут быть связаны с Ыт дискретными точками изображения. Если они затем смешиваются с одномодовым лазерным излучением, то образуется пучок суммарной частоты, также содержащий Мт поперечных мод. Таким образом, мы можем воспользоваться результатами проведенного ранее анализа работы многомодового преобразователя частоты вверх для того, чтобы описать характеристики преобразователя изображений. Тогда из уравнения (6.30) сразу следует, что если число разрешаемых точек возрастает, то в такой же пропорции уменьшается квантовая эффективность преобразования в расчете на один информационный канал. [c.184]

Суммирование в выражении (1.124) производится по индексам мод излучения, которое для общности предполагается многомодовым. В случае одномодового излучения в сумме (1.124) остается всего один член и индексы, характеризующие моды, могут быть опущены. Векторная постоянная Kmnq определяется из условий нормировки поля и в общем случае может быть комплексной. Авторы специально не приводят здесь ее конкретного выражения через характеристику поля излучения и известные константы, поскольку в данной книге квантовый метод как рабочий не используется. Основы этого метода излагаются для показа единства и общности используемых в книге расчетных методов и возможности обобщения изложенного материала при решении более широкого класса новых задач с привлечением накопленного авторами опыта использования ЭВМ при расчете лазеров и лазерных систем. [c.35]

Прежде всего следует констатировать, что нестационарные явления в лазере могут возникать без дополнительного вмешательства. При вычислении мощности излучения по уравнению (2.15) мы с самого начала пренебрегали всеми производными по времени. Естественно, однако, что это возможно только после того, как пройдет некоторое время с момента включения излучения накачки, так как при отбрасывании производных не учитываются процессы установления в лазерной среде до достижения некоторого стационарного состояния. Если же в основных уравнениях сохранить производные по времени, то можно показать, что процессы включения в случае одной моды нельзя описать как монотонно протекающие с течением времени. Они носят характер затухающих со временем негармонических колебаний поля излучения и инверсии населенностей, которые в конце концов по истечении некоторого времени стремятся к стационарному состоянию. Эти затухающие колебания называют релаксационными колебаниями лазера в одномодовом режиме. При рассмотрении многомодового режима ситуация еще более усложняется. В результате пространственной и временндй интерференции мод, нерегулярного срыва и возникновения осцилляций выходное излучение лазера приобретает форму нерегулярных во времени импульсов со стохастически флуктуирующей амплитудой. Существенно, что при этом излучение, вообще говоря, не переходит в стационарный режим и продолжает носить нестационарный характер по истечении длительного времени. [c.89]

Следовательно, в случае статистической независимости фаз ф полная интенсивность может быть представлена в виде суммы интенсивностей отдельных мод. На рис. 2.23 показана временная структура такого многомодового излучения внутри лазерного резонатора. В частотном представлении излучение состоит из большого числа дискретных спектральных линий, частотное расстояние между которыми равно /2L. Каждая мода осциллирует независимо от других, и фазы распределены стохастически в интервале от —я до я. Во временном представлении поле [c.91]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...