Потери энергии в резонаторе

Выше неоднократно подчеркивалось значение резонатора для самовозбуждения генерации лазера. Генерация начинает развиваться, как только инверсная заселенность примет пороговое значение, определяемое потерями энергии в резонаторе. Поэтому целесообразно иметь большие потери на первом этапе освещения кристалла с тем, чтобы задержать начало развития генерации и накопить в освещенном кристалле более высокую концентрацию возбужденных ионов хрома. Можно расположить перпендикулярно пучку только одно зеркало, а другое зеркало или призму полного отражения (рис. 40.9) вводить в рабочее положение лишь после того, как будет достигнута высокая инверсная заселенность. [c.789]

Перейдем от идеального резонатора к реальному с потерями энергии на стенках полости или в находящейся в ней среде. Для этого рассмотрим идеальный резонатор, в котором возбуждена какая-то одна мода, и в некоторый момент времени мысленно включим потери. Тогда амплитуда поля станет убывать и одновременно будет несколько изменяться ее относительное распределение в разных точках резонатора. С течением, времени относительное распределение амплитуд будет стремиться к некоторому устойчивому предельному относительному распределению, которое и называют модой резонатора с потерями. Амплитуда такой моды в каждой точке резонатора убывает экспоненциально с одной и той же постоянной затухания. В отличие от идеального резонатора колебания каждой моды резонатора с затуханием могут происходить в пределах резонансной полосы частот, ширина которой тем меньше, чем меньше потери энергии в резонаторе. [c.282]

Потери энергии в резонаторе определяются соотношением [c.130]

ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В РЕЗОНАТОРЕ [c.15]

Потери энергии в резонаторе обусловлены различными физическими причинами. Часть энергии возбуждаемых колебаний выводится из резонатора во внешнее пространство в виде направленного пучка излучения. Доля выводимой энергии характеризуется коэффициентом связи т. В простейшем случае вывода энергии с помощью полупрозрачного отражателя (рис. 1.2,а) коэффициент связи равен коэффициенту пропускания этого оптического элемента. [c.16]

В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн в качестве резонансных систем применяются объемные резонаторы, представляющие металлические полости, заполненные диэлектриком. Теория объемных резонаторов простейших форм (цилиндрических, прямоугольных) тесно связана с теорией волноводов. Объемные резонаторы цилиндрической и прямоугольной форм можно рассматривать как отрезки соответствующих волноводов с закрытыми торцами. Как и в теории волноводов, примем, что стенки резонатора идеально проводящие и резонатор заполнен однородным диэлектриком. При таких предположениях потерь энергии в резонаторе нет. Вследствие отражения от торцовых поверхностей зависимость полей в резонаторе от Z представляет собой стоячие волны А os (/гг) + В sin (/гг). [c.324]

Это уравнение записано в пренебрежении векторным характером электрического поля, что справедливо для резонатора, в котором созданы условия существования колебаний с определенной плоскостью поляризации. Величина характеризует все виды потерь энергии в оптическом резонаторе. [c.361]

Нетрудно увидеть, что пороговая поглощенная энергия накачки импульсного лазера складывается из критической энергии накачки выравнивающей населенности рабочих уровней активной среды, и энергии накачки потерь идущей на преодоление потерь света в резонаторе [c.63]

Потери энергии в лазерных резонаторах [c.30]

Проблема потерь энергии в лазерных резонаторах весьма обширна и трудна. В первую очередь, это касается так называемых дифракционных потерь, которые будут обсуждаться в гл. 2. Здесь мы коснемся проблемы потерь лишь в рамках гауссовой оптики. [c.30]

Из выражения (2.29), определяющего собственные числа интегрального уравнения, легко видеть, что хр/ = 1. Следовательно, потери энергии в таком резонаторе в рамках данной модели отсутствуют. [c.131]

Суш ественная особенность неустойчивых резонаторов— наличие потерь энергии в рамках лучевого приближения. Поскольку сечение собственных волн возрастает с каждым проходом, часть энергии неизбежно удаляется из резонаторной полости. Рассматривая распределения типа (2.22), легко получить коэффициент потерь для полного циклического прохода волны в резонаторе [c.41]

Потери энергии в неустойчивом резонаторе с конечной апертурой определяются как дифракционными, так и геометрическими, эффектами. Коэффициент потерь, определяемый модулем собственных значений уравнений (3.16), (3.17), сложно немонотонно зависит от геометрии резонатора. На рис. 3.17 представлены характерные зависимости коэффициентов потерь от эквивалентного параметра Френеля. В области малых Л з св различным модам соответствуют разные потери, уменьшающиеся с ростом Л экв. При некоторых (разных для различных мод) значениях параметра Френеля рассматриваемые зависимости претерпевают минимум. Затем потери растут вплоть до максимума. Дальнейшее возрастание Л э в реализует квазипериодическую зависимость а(Л зкв). При этом положение экстремумов характерно для каждой моды с возрастанием Л экв амплитуда изменения потерь уменьшается, а среднее значение коэффициента потерь стремится к значению, соответствующему геометрооптическому приближению (см. 2.4 и 5.3). [c.87]

Испытание диэлектриков с помощью измерительных коаксиальных и волноводных линий дает удовлетворительные результаты в том случае, когда потери энергии в образцах диэлектриков намного больше потерь в стенках измерительных устройств. Если необходимо провести испытания изоляционных материалов с малым углом потерь tg б <0,01, то в этих случаях более высокую точность дает использование коаксиальных или полых резонаторов. Коаксиальные резонаторы применяются на дециметровых волнах, полые резонаторы — в диапазоне сантиметровых и более коротких волн. Способы определения в и б диэлектриков при помощи резонаторов являются по существу видоизмененными резонансными методами, однако настройка в резонанс имеет отличительные особенности. [c.134]

Тщательным подбором размеров, формы и положения петли связи, а также толщины проволоки, используемой для изготовления петли, удается получить сигнал от основной волны Нои в 200—400 раз превосходящий сигналы от неизбежно присутствующих побочных типов волн, и сделать потери энергии на связь пренебрежимо малыми по сравнению с потерями энергии в стенках резонатора. [c.143]

На рис. 3.65 показано изменение во времени потерь, вносимых в резонатор акустооптическим модулятором (кривая а (0), и развернутая во времени последовательность генерируемых сверхкоротких световых импульсов (кривая Е (0). Напомним выходное излучение лазера в виде последовательности импульсов формируется в результате того, что энергия гуляющего внутри резонатора мощного светового импульса частично высвечивается всякий раз, как импульс отражается от выходного зеркала. Поясним обозначения на рисунке Т — период следования импульсов или, иначе говоря, период резонатора (время двойного прохода резонатора) 2/ — частота модуляции потерь [c.407]

Поскольку в резонаторе с идеальными стенками резонансные кривые имеют вид б-функций, то возбудить колебания в резонаторе возможно только при условии точного совпадения частоты возбуждения с одной из резонансных частот. В действительности стенки резонатора обладают большой, но конечной проводимостью, это приводит к потерям энергии в стенках резонатора и к затуханию во времени колебательного процесса. Затухающий во времени колебательный процесс представляет некоторую суперпозицию частот, расположенных в окрестности со = oq. Таким образом, резонансные кривые реального резонатора обладают некоторой конечной шириной Асо = со — сод. Ширина резонансных кривых определяется отношением средней энергии, запасенной в резонаторе W, к энергии потерь за период колебаний, т. е. добротностью резонатора [c.329]

Для определения добротности резонатора необходимо подсчитать запас энергии в резонаторе данной формы и мощность омических потерь в стенках. Согласно (5.20) [c.330]

Потери энергии в Л. складываются из внутр. потерь (напр., из-за поглощения и рассеяния света в активной среде, зеркалах и др. элементах Л.) и за счёт вывода части генерируемой энергии сквозь зеркала резонатора, одно из к-рых для этого должно быть полупрозрачным (или иметь излучающее отверстие). [c.339]

Расчет энергии излучения достаточно сложен и требует знания многих параметров ОКГ. Однако на основании анализа работы генератора можно установить, что энергия излучения определяется величиной энергии накачки, добротностью резонатора, качеством и размерами активного вещества. В соответствии с этим проследим потери энергии в основных элементах ОКГ. Эффективность каждого из элементов будем определять через коэффициент полезного действия (КПД). В таком случае КПД генератора т] можно записать в следующем виде [c.127]

Условие генерации. Предположим, что в данный момент времени через данную точку среды с отрицательной температурой вдоль оси кристалла рубина влево или вправо распространяется излучение с частотой V. Пусть интенсивность в данный момент будет /q. Это излучение, пройдя через среду, попадет на зеркало резонатора, затем, отразившись от него, распространится в противоположном направлении. Далее, отразившись от второго зеркала резонатора, пройдя в общей сложности через активную среду путь длиной 2L (L — длина активной среды между зеркалами резонатора), достигнет прежней точки. В отсутствие потерь энергии после такого цикла интенсивность излучения стала бы равной [c.386]

Величина f называется относительными потерями энергии или, сокращенно, потерями. Вместо величины / иногда оперируют с добротностью резонатора Qr. Под добротностью колебательной системы понимают отношение энергии, запасенной в системе, к энергии, выходящей из системы за один период колебаний 2.л/со. Легко показать, что для оптических резонаторов добротность, определенная таким образом, связана с потерями / соотношением [c.781]

Напомним, что в эффективном коэффициенте отражения учтены потери энергии любой природы, в том числе потери из-за выхода излучения через боковые стенки резонатора. Вполне ясно, что для пучков, распространяющихся наклонно по отношению к оси резонатора, потери будут больше, чем для осевых пучков. Поэтому порог генерации для наклонных пучков выше, чем для осевых. Кроме того, следует помнить об ограниченности запаса энергии активной среды, способного перейти в вынужденное излучение. Поскольку для осевых пучков потери меньше, чем для наклонных, их интен- [c.782]

В изложенной теории учитывалась инерция внешней среды, но не ее упругость в результате мы получили незатухающие колебания, определяемые выражением (8). Иначе говоря, мы пренебрегали кажущимися ) потерями энергии в резонаторе, вызванными излучением волн, расходящихся наружу от устья. Вооби1,е, они не будут. чаметно влиять на период, но будут проявляться в постепенном ослаблении амплитуды колебания. [c.330]

Собственные ТЕМ-волны удобно характеризовать распределением амплитуды, значением фазы и эквифаз-ной поверхностью, состоянием поляризации в любом поперечном сечении резонатора. При циклическом проходе собственной волны в резонаторе поперечное распределение амплитуды воспроизводится с точностью до постоянного множителя, определяющего потери энергии в резонаторе. Каждому собственному типу колебаний соответствует определенная величина коэффициента потерь. Совокупность коэффициентов потерь собственных волн образует спектр потерь данного резонатора. [c.11]

ОПТИЧЕСКИЙ резонатор — совокупность неск. отражающих элементов, образующих открытый резонатор (в отличие от закрытых объёмных резонаторов, применяемых в диапазоне СВЧ). Для длин волн % < 0,1 см использование закрытых резонаторов, имеющих размеры й Я, затруднительно из-за малости д и больших потерь энергии в стенках. Использование же объёмных резонаторов с <1 > А, также невозможно из-за возбуждения в них большого числа собств. колебаний, близких по частоте, в результате чего резонансные линии перекрываются и резонансные свойства практически исчезают. В О. р, отражающиеэле-йтж менты не образуют замкнутой полости, поэтому боль-434 щая часть его собств. колебаний сильно затухает и [c.454]

Осуществить это легко с помощью выражения (i2.34), KOToipoe юпределяет пороговое значение энергии накачки импульсного лазера СО свободной генерацией. Применимость этого выражения для лазера с модуляцией добротности достаточно очевидна. Дело ъ том, что в обоих режимах генерации пороговое условие одинаково к концу импульса накачки в активной среде должна быть -создана пороговая инверсная населенность Л/ р.пор, соответствующая потерям излучения в резонаторе на элементах и выходном зеркале (модулятор добротности к концу импульса выключается). Поскольку в лазерах с модуляцией добротности выполняется н<.Ти то функция Пренебрегая малой критической [c.136]

Вторая часть, которая находится в фазе с q, обеспечивает в среднем отсутствие выигрып1а или потери энергии в воздухе, содержащемся в резонаторе. Эта часть дается выражением (7). Следовательно, суммарное давление равно [c.343]

В лазере начинает нарастать сразу же после того, как усиление активной среды превысит линейные потери. Поскольку скорость потерь обычно пропорциональна потоку фотонов, мощность потерь нарастает параллельно росту потока до тех пор, пока скорость потерь не станет в точности равной скорости поступления энергии в резонатор. Последняя величина сама по себе конечна и может быть выражена либо в терминах определенной скорости инвертирования населенности лазерного перехода, либо с помощью зависящего от потока параметра насыщения усиления. Мы используем первый подход, следуя работе Поллони и Свелто [138]. [c.142]

Для сред, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, е", ц">0, что соответствует именно диссипации энергии (положительные потери [24]). Для неравновесных, например, инверснонаселенных сред, возможно е"<0, / <0, что приводит к усилению, либо генерации. Заметим, что стационарная постановка задачи для систем с потерями, как правило, соответствует сути дела стационарность обеспечивается тем, что потери энергии в системе полностью компенсируются за счет энергии стороннего источника. Исключение составляет задача о свободных колебаниях объемного резонатора с потерями , здесь компенсации за счет внешних сил нет, и задача принципиально нестационарна. [c.19]

Помимо усиления активной средой, существует ряд факторов, которые уменьшают амплитуду волны внутри резонатора. Коэффициенты отражения зеркал резонатора не равны единице. Более того, для вывода излучения из резонатора по крайней мере одно из зеркал делается частично прозрачным. Кроме того, при распространении излучения вдоль оси резонатора будут и другие потери энергии потока излучения, вызванные его дифракцией, рассеянием в среде, заполняющей резонатор и т. д. Все эти потери энергии можно учесть, введя для зеркал некоторый эффективный коэффициент отражения Гэфф> который меньше значения истинного коэффициента отражения зеркал г. [c.780]

Количественное соотношение, определяющее возможность генерации направленного потока излучения, можно найти из следующих соображений. Поток излучения со спектральной плотностью /о, возникший в какой-либо точке А активной среды (см. рис. 40.4) и направленный вдоль оси резонатора, усиливается на пути к правому зеркалу, отражается от него и после отражения от левого зеркала опять пройдет через точку А, распространяясь в своем исходном направлении. Таким образом, за один цикл распространения в резонаторе излучение пройдет путь 2Ь. В отсутствие всяких потерь энергии это должно привести к увеличению потока до величины /оСхр [2а(оз)Т], где а(оз) — коэффициент усиления. Однако в результате потерь, которые учтены эффективным коэффициентом отражения зеркал Гдфф, фактическая плотность потока энергии после одного цикла его распространения в резонаторе определится выражением /оГэффехр[2а(со)Е). Поэтому решение вопроса о возможности возбуждения генерации в резонаторе сводится к условию [c.780]

В отличие от активных модуляторов добротности, у которых момент выключения потерь определяется в)1еш-ними факторами, включение добротности пассивными модуляторами полностью определяется плотностью излучения внутри резонатора и их оптическими свойствами. В качестве пассивных модуляторов (или пассивных затворов) могут использоваться просветляющиеся фильтры, пленки, разрушающиеся под действием излучения, полупроводниковые зеркала с коэффициентом отражения, зависящим от интенсивности света, органические красители и т. д. Особое место среди пассивных затворов занимают затворы на основе просветляющихся фильтров. Исключительная простота таких затворов в сочетании с высокими параметрами получаемых с их помощью моноимпульсов излучения обеспечила им весьма широкое распространение. В основе работы этих затворов лежит способность просветляющихся фильтров обратимо изменять коэффициент поглощения под действием интенсивных световых потоков. Введение в резонатор пассивного затвора (рис. 35.10) приводит к увеличению порогового уровня накачки, в результате чего к моменту начала генерации па метастабилышм уровне накапливается значительное число активных частиц. При возникновении генерации лазерное излучение, проходящее через затвор, резко уменьшает его потери и запасенная энергия излучается в виде мощного импульса. Длительность этого импульса почти такая же, как и в режиме мгновенного включения добротности. Применение этих затворов значительно упрощает конструкцию генератора и позволяет получить параметры выходного импульса, близкие к предельным. [c.284]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...