Общие свойства резонаторов

В классической оптике давно существует способ, позволяющий составить интегральное преобразование произвольного распределения монохроматического поля на входе в оптическую систему в распределение на выходе он основан на использовании понятия о точечном эйконале. Первым воспользовался этим способом применительно к теории резонаторов, по-видимому, Коллинз [152]. В результате ему удалось установить весьма общие свойства резонаторов, имеющих две взаимно перпендикулярные осевые плоскости симметрии и относящихся, таким образом, к так называемым ортогональным оптическим системам (или системам с простым астигматизмом). [c.7]

Заключение. Резонаторы для лазеров с кольцевым сечением среды. Изложенные в настоящей книге сведения о наиболее общих свойствах резонаторов трех фундаментальных классов (типа устойчивых с удержанием поля каустиками, типа плоских с удержанием поля за счет краевой дифракции и типа неустойчивых с расширением сечения пучка на обходе резонатора) носят весьма универсальный характер. Это позволяет пользоваться ими не только в стандартных ситуациях, но и при решении принципиально новых задач лазерной техники. [c.253]

ОБЩИЕ СВОЙСТВА РЕЗОНАТОРОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН [c.478]

Общие свойства резонаторов для электромаг. волн [c.479]

Итак, в кольцевых неустойчивых резонаторах даже при угловой селекции излучения помимо волн с желательным направлением распространения существуют также волны с противоположным направлением обхода и теми же потерями. Излучение первых из них заполняет все сечение резонатора потери в этом случае вызваны главным образом тем, что часть пучка проходит мимо зеркала (ничтожные дифракционные хвосты распределений задерживаются все же и диафрагмой или другим селектирующим элементом). Излучение волн с противоположным направлением обхода при разумном выборе параметров селектора интенсивно лишь в области с небольшими поперечными размерам здесь потери обусловлены преимущественно тем, что часть излучения рассеивается на селектирующем элементе, однако они остаются прежними. Подчеркнем, что равенство собственных значений для этих двух родов волн вытекает из самих общих свойств интегральных уравнений и не может быть нарушено даже при наличии неравномерно распределенной инверсной населенности. [c.238]

В подавляющем большинстве случаев термооптический возмущенный АЭ можно приближенно представить в виде идеальной линзы термической линзы АЭ (ТЛ АЭ), оптическая сила которой зависит от средней мощности накачки. Специфика материала АЭ, режима накачки, конструкции осветителя и прочие особенности конструкции твердотельных лазеров проявляются в малых аберрациях ТЛ АЭ. Характер этих аберраций может быть весьма сложен, однако для большого числа задач их влиянием на свойства резонатора, по сравнению с влиянием усредненной идеальной ТЛ, можно пренебречь. Поэтому в следующих параграфах исследование резонатора проводится в рамках гауссовой оптики. При этом в 4.2 исследуются общие закономерности поведения резонатора, содержащего внутрирезонаторную линзу. Выделяются два типа резонаторов, наиболее подходящих для использования в твердотельных лазерах. Па этой основе в 4.3-4.6 разрабатываются конкретные алгоритмы построения схем резонаторов твердотельных лазеров как с непрерывной, так и импульсной накачкой. [c.189]

Итак, перейдем к анализу модели резонатора, содержащего лишь гауссовые оптические элементы, в частности произвольное число гауссовых апертур. Отметим вначале одно общее свойство таких резонаторов. Для этого рассмотрим поле основной моды резонатора в некотором поперечном сечении [c.199]

Общие свойства оптических резонаторов 485 [c.485]

ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОПТИЧЕСКИХ РЕЗОНАТОРОВ [c.485]

В главе 8 в связи с задачей о замкнутой геодезической на римановом многообразии рассматривалась линейная каноническая система 2т уравнений. Установленные там свойства ее решений являются общими свойствами решений всякой линейной гамильтоновой системы уравнений с периодическими коэффициентами. В задаче о многозеркальном резонаторе мы приходим к рассмотрению на замкнутом многоугольнике 1к линейной канонической системы уравнений (2.16) особенностью в этом случае является то, что решения уравнений (2.16) на двух сторонах с общей вершиной должны быть связаны линейным преобразованием (2.24). Однако матрицы отражения оказываются такими, что свойства решений линейных гамильтоновых уравнений с периодическими коэффициентами имеют место и в рассматриваемом случае. [c.277]

В практике радиотехники СВЧ часто используются резонаторы сложной формы, для которых определение собственных частот и распределения полей собственных колебаний не сводится к скалярной двумерной задаче. Но свойства собственных частот и собственных колебаний являются общими для резонаторов любой формы. Любой объемный резонатор имеет дискретный спектр собственных резонансных частот. Каждой частоте соответствует определенное распределение поля в резонаторе. Поля различных по частоте колебаний ортогональны между собой. Все компоненты вектора Е и все компоненты вектора Н синфазны между собой. Между Е ж Н есть сдвиг по фазе на п/2 (четверть периода). [c.329]

Электрические свойства пьезоэлектрического резонатора можно описать с помощью эквивалентной электрической схемы (ЭЭС), состоящей из сопротивлений, индуктивностей и емкостей [22, 60, 61, 62, 63]. В зависимости от количества электродов в резонаторе — два или в общем случае п — ЭЭС будет иметь вид двух- или в общем случае п-полюсника с сосредоточенными или распределенными параметрами. Первый способ более распространенный, второй в некоторых случаях лучше отражает реальные свойства резонатора. [c.120]

Одно из замечательных свойств типов колебаний состоит в том, что они не преобразуются друг в друга. В этом отношении они аналогичны нормальным колебаниям механической системы, с помощью которых любое движение связанной системы точечных масс можно рассматривать как наложение одномерных колебаний, происходящих независимо друг от друга ). Аналогичным образом и общая задача об определении поля в резонаторе разбивается на более простые задачи об изучении парциальных полей с неизменной во времени геометрической конфигурацией (т. е. типов колебаний), а полное поле конструируется затем как суперпозиция типов колебаний. Такой подход характерен. для физики вообще, и простейшим примером его применения может служить разложение движения материальной точки на три парциальных движения в адекватных системах координат (декартова система в случае инерциального движения или однородного поля сил, цилиндрическая система координат для кругового движения и т. п.). [c.810]

Из соотношения (17.29) без детального рассмотрения сразу можно объяснить отмеченную выше черту картины установления. Так как собственные колебания затухают, то в конце концов в системе останутся одни вынужденные колебания. Но чем меньше затухание системы, тем дольше нужно ждать, пока затухнут собственные колебания, тем дольше длится процесс установления. Другими словами, чем резче выражены резонансные свойства системы, тем дольше длится установление резонанса. Это общая и весьма принципиальная черта всех резонаторов. [c.612]

Это свойство является простым следствием того, что активная среда помещена в резонатор, например плоскопараллельный резонатор, показанный на рис. 1.3. В таком резонаторе могут поддерживаться только такие электромагнитные волны, которые распространяются вдоль оси резонатора или в очень близком к оси направлении. Для более глубокого понимания свойств направленности лазерных пучков (или в общем случае любой электромагнитной волны) удобно рассмотреть отдельно случаи, когда пучок обладает полной пространственной [c.20]

Порядок изложения материала в данной книге соответствует рассмотрению лазера (на что мы указывали выше в этой главе) как устройства, состоящего из следующих трех основных элементов 1) активной среды, 2) системы накачки и 3) подходящего резонатора. Поэтому следующие три главы посвящены соответственно взаимодействию излучения с веществом, процессам накачки и теории пассивных оптических резонаторов. Общие представления, данные в этих главах, используются затем в гл. 5 при рассмотрении теории непрерывного и переходного режимов работы лазеров. Теория развивается в рамках приближения низшего порядка, т. е. на основе скоростных уравнений. Такое рассмотрение действительно позволяет описать большинство характеристик лазера. Очевидно, лазеры, в которых применяются разные активные среды, существенно различаются по своим характеристикам. Поэтому естественно, что следующая глава (гл. 6) посвящена обсуждению характерных свойств отдельных типов лазеров. К этому моменту читатель уже будет достаточно подготовлен к тому, чтобы понять принцип действия лазера и перейти к изучению характерных свойств выходного лазерного пучка (когерентности, монохроматичности, направленности, яркости, шумовых характеристик). Эти свойства мы [c.23]

В [43] представлены расчеты группового запаздывания отраженных импульсов и их среднеквадратичной длительности как функции отношения со/со . На рис. 1.14 изображены зависимости / (со) = л(со) и ф"(ш) от частоты со для многослойного зеркала (ВН) В (В(Н) — слой с высоким (низким) показателем преломления). Авторы [44] обнаружили быстрый рост ф" с увеличением числа слоев и отношения показателей преломления п п . На рис. 1.15 представлена зависимость измеренной длительности импульса лазера на органическом красителе от общей дисперсии зеркал резонатора. Данные этого рисунка демонстрируют важность дисперсионных свойств зеркал при генерации сверхкоротких импульсов. Кроме того, видно, что значения [c.52]

Прежде чем рассматривать общую теорию зеркальных резонаторов, проведем предварительный анализ некоторых его свойств на примере резонатора Фабри—Перо. Резонатор Фабри—Перо состоит из двух плоских зеркал, расположенных параллельно на расстоянии L. Если эти зеркала имеют бесконечную протяженность, внутри резонатора может существовать поле, представляющее собой совокупность волн, распространяющихся между зеркалами навстречу друг другу. [c.130]

В следующих главах будет проведено детальное рассмотрение методов генерации ультракоротких световых импульсов. Но предварительно в данной главе мы дадим в качестве необходимой основы описание общего принципа действия лазера, оптической накачки лазеров, свойств лазерных резонаторов, важных активных материалов и типов лазеров. В конце главы кратко рассматриваются принцип синхронизации мод (взаимодействие мод, захват мод) и основные методы ее реализации. [c.49]

Содержание пособия соответствует действующей программе курса общей физики для физических специальностей вузов. От существующих учебных пособий оно отличается тем, что в нем в сравнительно небольшом объеме наряду с традиционными вопросами строже и подробнее, чем это обычно принято, рассматриваются статистические и когерентные свойства квазимонохроматического излучения, спектральное разложение, электронная теория дисперсии, оптические резонаторы, разрешающая сила оптических и спектральных приборов, фотоэлектрические измерения, основы нелинейной оптики. Большое внимание уделяется объяснению свойств лазерного излучения и применению лазеров в оптическом эксперименте. Изложение учебного материала проводится на основе электромагнитной теории света, с соблюдением требования единства теории и эксперимента, обязательного при изучении курса общей физики. [c.6]

Такого рода пучки называют гауссовыми они играют существенную роль в оптике. Собственная волна реальных устойчивых резонаторов при Л/>1 столь близка к гауссову пучку, что последний может описывать излучение для широкого класса лазеров с устойчивым резонатором. Гауссовы волны оказываются собственными для различных пассивных резонаторов и линзовых волноводов [6]. Гауссов когерентный пучок, не являясь ни гомоцентрическим, ни плоской волной, обладает определенной спецификой в закономерностях распространения и взаимодействия с оптическими системами. В этом смысле гауссов пучок оказывается новым объектом для технической оптики и требует в общем случае модернизации методов расчета оптических систем, предназначенных для трансформации лазерного излучения. В данной главе рассматриваются свойства и способы описания гауссовых пучков, а также закономерности их распространения и преобразования внешними (расположенными вне резонатора) простыми оптическими системами. [c.92]

Для анализа собственных поляризаций резонатора полезно учитывать некоторые свойства циклического оператора Джонса. Если Г1 и Гг — параметры, характеризующие собственные поляризации, а Л1 и Лг — соответственные величины амплитудного пропускания, то общий вид нормированного циклического оператора, как следует из 7.11, таков [c.153]

Общие свойства резонаторов. В простейшем случае оптический резонатор длиной L представляет собой пару зеркал с радиусами кривизны Г1 и Гг с расположенным между ними активньш эле- [c.137]

Общие замечания. У лазеров на динамических решетках свойства резонаторов, и прежде всего шектр и свойства мод, столь же необычны, как и процесс усиления. Определяется это рядом эффектов, сопровождающих шешение волн перекачкой фаэы, сопряжением волнового фронта, изменением частоты и поляризации излучения. Проанализируем с этой точки зрения основные типы голографических активньгх нелинейных элементов (п. 1.2.1) с учетом основных свойств четырехволнового смешения. [c.36]

Спектры виброускорений на подрамнике в контрольной точке 14 в тех же режимах движения автомобиля, значительно отличаются от спектров виброускорений, измеренных в контрольной точке 13 (рис. 8.15). Основная гармоника, имеющая наибольшее энергетическое насыщение, порядка 1000 Гц, присутствующая в спектре первой виброопоры, полностью отсутствует в спектрах второй и третьей виброопор. В высокочастотной области спектра второй виброопоры присутствует выброс на частоте 4768 Гц, обусловленный свойствами резонатора. В спектре третьей виброопоры присутствуют два выброса на частотах 4840 и 6296 Гц, которые также можно объяснить наличием объемных резонансов в рабочей и компенсационной камерах. Общий интегральный эффект гашения вибрации второй и третьей виброопорами по сравнению с первой составляет 5-7 дБ. [c.154]

Излагается теория однополостных открытых оптических резонаторов, широко применяемых в квантовой электронике. Рассмотре ны резонаторы, содержащие внутренние оптические элементы и неоднородную среду. Большое внимание уделено прикладным методам расчета пространственных, частотных и поляризационных характеристик собственных типов колебаний, а также дифракционных потерь. Описаны общие свойства гауссовых пучков и теория их преобразования идеальными оптическими системами. Анализируется искаже ние собственных волн при разъюстировке резонаторов. [c.2]

Для компактного описания геометрооптических свойств сложной резонаторной системы используется различный формализм. Один из методов описания геометрооптических свойств произвольной резонаторной системы разработан С. Коллинзом [52]. Этот наиболее по-ледовательный и общий метод связан с введением специального эйконала оптической структуры (рис. 5.1). Коэффициенты разложения второго порядка введенного эйконала однозначно определяют свойства резонатора в рамках рассматриваемого приближения. [c.119]

Рассматриваются общие свойства распространения электромагаитного излучения и его взаимодействие с веществом, представлены асимптотические методы решения волнового уравнения. Большое внимание уделено анализу распространения света в слоистых периодических структурах (многослойных пленках, металлических и диэлектрических отражателях и интерференционных фильтрах). Изучаются дифракция при распространении света, а также рассеяние света на различных предметах, резонаторы и распространение света в оптических волокнах. [c.4]

В последующие два года были разработаны основы общей теории генерации света растворами красителей, позволившие заранее определить оптимальные условия эксперимента и вместе с тем предсказать основные особенности ожидаемой генерации. Многие из них уникальны. Как оказалось, можно плавно перестраивать частоту генерации, изменяя коэффициент отражения зеркал или любые другие свойства резонатора, изменяя концентрацию красителя в растворе, температуру, растворитель. В 1966 г. теоретические соображения полностью подтвердились. Генерация была получена в работе Б. И. Степанова, А. Н. Рубинова и В. А. Мостовникова. Одновременно она обнаружена в США и ФРГ. Для накачки использовалась радиация рубинового лазера или свечение обычных газоразрядных ламп. В последующем стали применяться и другие источники возбуждения. [c.35]

Гетеролазеры и гетерофотоприём-н и к и, используемые в сочетании с плёночными полупроводниковыми Болиоводами, могут выполняться на основе единой Г. и на общей полупроводниковой подложке объединяться (интегрироваться) в оптич. схему (методами планарной технологии). Для управления условиями генерации и распространения света часто используются сложные Г., активный слой к-рых состоит из неск. слоев постоянного или плавно изменяющегося состава с соответствующим изменением Sg. Помимо локализации света в пределах одного или неск, слоёв в плоскости ГП, при создании интегрально-оптнч. схем возникает необходимость дополнит, локализации световых потоков в плоскости волноводных слоёв (в плоскости ГП). Такие волноводы наз. полосковыми и создаются изменением либо состава и свойств полупроводника в плоскости ВОЛ1ГОВОДНОГО слоя, либо толщины слоёв, Встраивание гетеролазера в волноводную схему осуществляется с помощью оптического резонатора, образуемого периодич, модуляцией толщины волноводного слоя. При определ. выборе периода модуляции благодаря дифракции в волноводе возникает волна, бегущая в обратном направлении. В результате формируется распределённое отражение света (см. Интегральная оптика). [c.449]

В1961 г. была также опубликована выдающаяся работа Фокса и Ли [164], положившая начало теории открытых резонаторов в ее современном виде. В этой работе впервые была численно решена для нескольких частных примеров задача о существовании и свойствах низших (т.е. наиболее добротных) мод пустых резонаторов из плоских и вогнутых зеркал. Здесь же было введено понятие дифракщюяных потерь, которые являются долей общего потока излучения, рассеиваемой благодаря дифракции (или, в случае не рассматривавышхся в [164] резонаторов из выпуклых зеркал, по иным причинам) и проходящей мимо зеркал. Это понятие применительно к резонаторам оптического диапазона оказалось намного полезнее, чем понятие добротности, и к настоящему времени почти полностью вытеснило последнее. [c.61]

Общие сведения. Для управления спектрально-временньши характеристиками излучения чаще всего вводят в состав резонатора специальные элементы (затворы, спектральные селекторы), реже используют затравочное излучение от внешнего источника, которым обычно служит маломощный лазер. Свойства управляющих элементов и особенности поведения соответствующих лазеров детально рассмотрены в целом ряде монографий (например, [74]). Мы лишь кратко остановимся на способах размещения управляющих элементов и некоторых модификациях схем резонаторов, специально предназначенных для управляемых лазеров. [c.225]

Так как спектры генерации и накачки вырождены, то появилась возможность максимальной интеграции в единой системе с обратной связью процессов вьшужденного излучения и нелинейного смешения волн. В главе 6 рассмотрены также гибридные (комбинированные) лазеры, которые содержат в общем резонаторе активную и нелинейную среды. Гибридные лазеры обладают рядом новых уникальных свойств, в том числе возможностью генерации пучков с дифракционной расходимостью на оптически несовершенных средах, само-свипирования длины волны излучения в диапазоне десятков нанометров с шагом дискретности до 10" нм ( ) и др. В главе 7 систематизированы и достаточно подробно проанализированы уже довольно многочисленные приложения лазеров на динамических решетках системы оптической связи через неоднородные среды и по многомодовым волокнам, логические и бистабильные элементы, оптические процессоры и системы нелинейной ассоциативной памяти, оптическая интерферометрия в спектральной области и са-моюсгирующиеся оптические интерферометры и тд. Приведенная полная библиография включает самые последние публикации 1987-1988 гг. В заключении рассмотрено место лазеров на динамических решетках среди других лазеров и проанализированы их предельные характеристики. Обсуждаются перспективы дальнейшего развития этой новой области квантовой электроники. [c.7]

Если зеркала поглош ают излучение или первое и второе зеркала пропускают его наружу, то энергия, запасенная в резонаторе, со временем уменьшается, т. е. колебания в резонаторе затухают. В этом случае модули R и R2 меньше единицы и корни уравнения (3.4) комплексны. Исследование уравнения (3.4) в общем случае достаточно сложно. Одпако с практической точки зрения наиболее интересен случай, когда потери малы, т. е. модули R и R2 близки к единице. Поэтому вначале исследуем свойства сложного резонатора при Ri = R2 = = — 1. Такой коэффициент отражения соответствует наиболее простому граничному условию на зеркале — обращению в нуль электрического поля па пем. Как уже отмечалось, конкретный вид граничного условия в лазерном резонаторе не очень существенен, поскольку его вариация может лишь немного изменить набег фазы волны на зеркале (О -i- 2тг), в то время как полный набег фазы в резонаторе составляет (10 10 )2тг. Приведеппое выше условие соответствует дополнительному набегу фазы на зеркале, равному тт. [c.170]

Исследование свойств связанных резонаторов с помощью уравнения (3.7) МЫ начнем со случая отсутствия связи при сг = О и затем постепепио будем эту связь вводить. В отсутствие связи исследуемая система представляет собой просто два отдельных резонатора, каждый со своими резонансами. При включении даже небольшой связи все резонансы, строго говоря, становятся общими. Их поля при этом [c.171]

Изучение свойств разъюстированных резонаторов в рамках квазиоптического приближения возможно на базе рассмотрения интегральных уравнений, аналогичных приводимым в гл. 3 и 5 ). Возникающие при этом, дополнительные сложности можно проследить на примере простейшего двухзеркального линейного резонатора.. Легко заметить, что в общем случае разъюстировки,, когда поперечно смещены диафрагмы, произвольно смещены и развернуты образующие отражатели, симметрия, задачи существенно нарушается. Это обстоятельство,, естественно, сильно усложняет как аналитическое, так и численное решения. [c.169]

Взаимодействия вещества и С. Вещество оказывает различные влияния на распространение света, меняя его направление, скорость, состояние поляризации и частоту. Формальная теория Максвелла, характеризующая вещество только материальными константами (диэлектрической постоянной и Цроводимостью), не в состоянии объяснить этих влияний или л е объясняет их только вплоть до нек-рых постоянных, остающихся в теории нерасшифрованными. Электронная теория вещества, даже в ее наиболее общем, не детализированном виде в сочетании с электромагнитной теорией света значительно расширяет круг явлений, поддающихся кла ссич. объяснению (см. Отражение света, Дисперсия света, Вращение плоскости поляризации. Поляризация света. Рассеяние свет.а). Основой этого объяснения является представление об элементарных электромагнитных резонаторах, из которых построено вещество, взаимодействующее со световыми волнами. Квантовые свойства вещества и С. ограничивают однако точность выводов классической теории С. и в этой области. Это проявляется особенно отчетливо в явлениях рассеянрш С. и при расчете констант, характеризующих распространение С. в веществе. Наиболее резко квантовые свойства С. проявляются однако в его действиях на вещество. Виды действий С. могут быть различными в зависимости от конгломерата вещества, на к-рый действие производится. Элементарные частицы (электроны и протоны) могут испытывать только механич. действие—световое давление. Величина этого давления определяется оличеством движения [c.149]

Преобразователи неэлектрических величин с частотным выходом являются перспективными устройствами техники измерения и управления. Это объясняется рядом объективных свойств ЧМ-снгна-лов, в частности, высокой помехозащищенностью, а также тем обстоятельством, что образцовые меры частоты (кварцевые резонаторы) имеют метрологические характеристики на несколько порядков более высокие, чем эталоны электрического напряжения. Классификация и характерные особенности каждого из подклассов частотных преобразователей приведены в [1]. Ниже рассмотрим дифференциальный преобразователь с электромагнитными резонаторами, работающий на принципе автоколебаний и являющийся логическим продолжением устройств, описанных в [2]. Там предложен способ построения двухчастотного автогенератора, на основе которого реализуются дифференциальные преобразователи индуктивного или емкостного типа. При этом общий усилительный элемент одинаковым образом воздействует на последовательно включенные в его выходную цепь резонаторы. В результате область одночастотного режима (явление захвата) зависит только от добротности резонаторов. Эта область определяет величину зоны нечувствительности преобразователя. При малых значениях добротностей резонаторов эта зона может оказаться недопустимо большой. Существенно уменьшить отмеченный недостаток возможно за счет избирательного управления резонаторами, при котором каждый из них получает энергию от усилительного элемента лишь в те моменты времени, когда на вход последнего подан сигнал обратной связи, соответствующей колебаниям данного резонатора. При этом можно использовать либо временной, либо полярный метод избирання. На рис. 1 приведена блок-схема, соответствующая полярному признаку избирания. Сигналы, получаемые на резонаторах ( 1, г), формируются в импульсы одинаковой амплитуды и разной полярности с помощью формирователей Фь Фг. Эти импульсы суммируются на входе общего усилителя У. Резонаторы включены в выходную цепь усилительного элемента через детектирующие устройства Д1, Дг. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...