Тепловая линза

Нагрев кристалла, в том числе неравномерный, приводит к ряду отрицательных физических явлений, основными из которых являются механические напряжения, тепловая линза и неоднородное двулучепреломление. Рассмотрим их подробнее. [c.39]

Тепловая линза кристалла. Неоднородность температуры па сечению приводит к появлению в кристалле так называемой тепловой линзы. Этим термином называется возникающая при нагреве кристалла оптическая неоднородность, которая по своему действию на световой пучок аналогична линзе, [35—37]. Это связано с тем, что возникающая тепловая неоднородность коэффициента преломления кристалла достаточно точно описывается квадратичной зависимостью от поперечных координат кристалла (рис. 1.23) [35—37] [c.40]

Здесь щ — показатель преломления на оси кристалла, близкий по значению к показателю преломления в холодном состоянии Пз. г — расстояние до оси кристалла Пг — добавка к коэффициенту преломления, появляющаяся за счет нагрева кристалла. Знак ми-лус перед ti2 означает, что тепловая линза является собирающей. [c.41]

Таким образом, оптическая сила тепловой линзы 1/f выражается через характеристики кристалла и полную поглощенную в нем мощность накачки Ра в виде [c.42]

На рис. 3.26 схематично показано заполнение объема активных элементов излучением при правильно (а) и неудачно (б) подобранном размещении элементов с наведенной линзоподобной деформацией если di/ различны (предполагается, что активные элементы одинаковы), то часть объема элементов не охватывается генерацией. На рис. 3.27 приведены зависимости di/ от расстояния между выходным зеркалом и торцом активного элемента при фокусном расстоянии наведенных в элементах линз 189 мм и длине активного элемента 86 мм. Симметричное расположение элементов между зеркалами при расстоянии между ними, равном двойной длине элементов (li = l2 = l), обеспечивает хорошее заполнение активных сред этих элементов излучением. Влияние изменений фокусного расстояния тепловых линз при переходе на другое значение средней мощности накачки в таком лазере может быть в некоторой степени устранено перемещением вдоль оси резонатора зеркал и узлов, в которых размещены активные элементы (что должно быть предусмотрено при разработке конструкции лазера). [c.155]

Копылов Ю. Л. Интерференционный метод измерения фокусных рас стояний тепловых линз в активных элементах твердотельных оптических кван товых генераторов. — Приборы и техника эксперимента, 1979, № 1, с. 195—196 [c.193]

Другим условием получения хорошо воспроизводимых пикосекундных импульсов является селекция высших поперечных мод. Это достигается применением диафрагмы. Часто для компенсации образующейся в активной среде тепловой линзы применяются дополнительные корректирующие линзы [7.16]. В устройстве, изображенном на рис. 7.5, кроме того, применен фильтр света накачки. Он предохраняет краситель от возможной фотодиссоциации под действием рассеянного света импульсной лампы. [c.257]

Динамика тепловой линзы определяется режимом нагрева и условиями теплопередачи в среде теплопроводностью, вынужденной конвекцией (ветер, сканирование пучка), свободной конвекцией. [c.63]

На начальном участке трассы, протяженность которого зависит от силы нелинейной тепловой линзы и при составляет [c.67]

В задаче априорной амплитудной коррекции нелинейных искажений лазерного излучения применение профилированных пучков позволяет, изменив характер распределенной по трассе тепловой линзы, уменьшить нелинейные искажения. В [8, 18] отмечалось, что использование кольцевых пучков в сочетании с апертурной оптимизацией дает возможность повысить интенсивность на [c.75]

В [51] показано, что такая коррекция эффективна в случае сканирующих пучков на горизонтальной трассе, когда наведенная тепловая линза расположена вблизи излучающей апертуры. Обобщение этого алгоритма на случай протяженных горизонтальных трасс дано в работе [8]. Исследование эффективности программной фазовой коррекции гауссова пучка на вертикальной трассе проведено в [30]. Установлено, что априорная фазовая коррекция приводит к устранению ветрового смещения пучка и почти полной компенсации дефокусировки, в результате чего максимальная плотность мощности возрастает в 8 раз (оставаясь все ж в 2,5 раза ниже дифракционной). [c.96]

В то же время для горизонтальных трасс такая коррекция оказывается малоэффективной. Особенно это касается фокусированных пучков, у которых наведенная тепловая линза распределена по трассе. [c.96]

Метод тепловой линзы наиболее удобен для исследования прозрачных сред и позволяет измерять коэффициенты поглощения вплоть до 10 ... 10 см . Он может применяться как непосредственно, так и косвенно, для определения распределения температуры, коэффициентов температуропроводности, скоростей потока газов и тому подобного. При ортогональном расположении основного и пробного лучей отклонение луча тепловой линзой часто называют эффектом миража . [c.546]

Во второй главе анализируется роль резонатора в формировании поля излучения лазера, излагаются основы теории открытых резонаторов. Используются геометрооптическое приближение, итерационный метод Фокса—Ли, модель гауссовых пучков, закон АВСО. Учитываются апертуры зеркал, наличие внутри резонатора линзы или диафрагмы, разъюстировка элементов в резонаторе. Рассматриваются резонаторы различной геометрии — как устойчивые, так и неустойчивые. В случае активных резонаторов обсуждаются эффекты тепловой линзы, затягивания частот и выгорания дыр . Уделяется внимание вопросам селекции продольных мод, а также физике волноводных резонаторов и пленочных лазеров с распределенной обратной связью. [c.5]

Наряду с эффектом насыщения усиления следует учитывать и другие факторы, влияющие на формирование поля излучения в активном резонаторе. Так, например, дисперсия показателя преломления активной среды может приводить к так называемому эффекту затягивания частот [10], проявляющемуся в нарушении эквидистантности спектра резонансных частот резонансные частоты более плотно группируются вблизи центра линии усиления. Нагревание активной среды при поглощении излучения накачки приводит к изменению ее показателя преломления. В результате возникает так называемый эффект тепловой линзы. активный элемент действует на излучение внутри резонатора подобно собирающей либо рассеивающей линзе (см., например, [11]). [c.108]

В данной главе основное внимание будет уделено пас-сивным резонаторам. Отдельно будут рассмотрены вопросы влияния активной среды на спектр генерации (эффекты выгорания дыр и затягивания частот) и на пространственную структуру поля излучения (эффект тепловой линзы), а также волноводные резонаторы и тонкопленочные лазеры. Подчеркнем, что вопросы формирования поля в активных резонаторах органически связаны с динамикой процессов в генерирующих лазерах. Это — большой и принципиально важный круг вопросов. Он будет рассматриваться в третьей главе книги. [c.109]

Примером такой среды может служить оптическое волокно с соответствующим радиальным градиентом показателя преломления. Квадратичная среда может возникнуть также в результате появляющегося при поглощении излучения накачки радиального градиента температуры в активном элементе (эффект тепловой линзы). [c.178]

Эффект тепловой линзы. При поглощении излучения накачки активная среда нагревается в результате изменяется ее показатель преломления. Пусть п (0) — показа- [c.230]

По существу модель тепломассомера (см. рис. 2.4,й) отражает все его конструктивные особенности, поэтому приведем лишь наиболее важные значения параметров базовых элементов и металлической прослойки — тепловой линзы. Базовые элементы изготовляют из константановой проволоки диаметром 0,1 мм. Ленточку укладывают вокруг фторопластовых стержней с плотностью п = 500, отверстия от стержней заливают тем же составом, что и при основной заливке, а этот состав подбирают так, чтобы 1эф готового базового элемента была возможно ближе (допускается с некоторым превышением) к X продукта. Важность под- [c.64]

Существует также конструкция, в которой они расположены последовательно (рис. 4.3,6). Здесь использован принцип тепловой линзы , как и в пакетном тепломассо-мере (см. п. 2.1), однако здесь площадь, занимаемая ниж- [c.84]

Тепловая линза имеет конечное время релаксации,, определяемое теплопроводностью в пучке = рсро /и. Короткие импульсы (т %), для к-рых Пнл— а( А Ыt, испытывают нестационарную [c.408]

Составляющая П2к определяется эффектом теплового выпучивания торцов активного элемента, в результате которого поверхность торцов приобретает выпуклую форму, подобную обыч ной линзе. Выпучивание обусловлено неравномерностью прогрева элемента по сечению и соответственно неравномерным продольным расширением кристалла (вдоль его оси). Центр нагрева ется сильнее, чем края, и поэтому удлиняется больше, что и приводит к выпучиванию торцов. Проходя через такие торцы, световой пучок фокусируется. Эта фокусировка аналогична фокусировке пучка в среде с поперечным квадратичным распределением коэффициента преломления. Поэтому можно эффект выпучивания торцов описать в терминах эффективной квадратичной среды, что удобно для теоретических оценок тепловой линзы активного элемента и инженерных расчетов лазерного резонатора с таким элементом. Разность температур центра и края кристалла ДГ = Рал2/4/СаУа, вычисленная с помощью (1.18), соответствует разности теплового удлинения кристалла в центре и с краю [c.42]

Рн (Ра пропорциональна Рн). Эта зависимость подтверждается многочисленными экспериментальными исследованиями [37, 40. Соотношение вкладов в оптическую силу тепловой линзы, изменения коэффициента преломления и выпучивания торцов элемента, как видно из (1.30), не зависит от накачки и определяется только длиной элемента /а. Как правило, U составляет 5—10 см. Используя характеристики кристалла, приведенные в табл. 1.1, легко найти указанное выше соотношение. Оно составляет (9,86/а)/12,74, или (49—98)/12,74, т. е. основной вклад в тепловую линзу кристалла АИГ-Isfd дает темпе ратурное изменение коэффициента преломления. [c.43]

Коэффициент прел10мления кристалла, а значит, и добавки к П2 для этих вы- тянутых областей пучка будут различными. Добавка относительно мала (по сравнению с гг), поэтому астигматизм тепловой линзы невелик. Оптическая сила тепловой линзы вдоль поляризации (оси у) примерно в 1,2 раза больше, чем поперек поляризации (оси х) [c.43]

Нарвду с астигматизмом тепловая линза имеет аберрации, свойственные толстым линэам. В кристаллах АИГ-Nd это проявляется в том, что оптические силы центральной (приосевой) области и периферии отличаются друг от друга [40]. Степень отличия зависит от свойств осветителя и от ориентации области внутри ооветителя. Как показано в работе [40], для осветителей эллиптического типа оптическая сила центра в среднем примерно в 1,8 раза больше, чем периферии. В плоскости кристалла, параллельной малой оси эллипса, аберрации слабее, что связано с неравномерностью распределения накачки по сечению [c.43]

Оптимизация каустической поверхности в резонаторах с оптически неоднородными элементами. Наряду с различными способами компенсации и уменьшения оптической силы наведенных тепловых линз в элементах резонатора, в лазерной технике используется и другой прием согласование тепловой линзы с геометрическими параметрами резонатора, обеспечивающее, например, максимальное заполнение объема активной среды генерируемым излучением, уменьшение чувствительности каустики поля в резонаторе к изменениям оптической, силы линзы и т. п. Такой подход особо важен при проектировании лазеров с несколькими активными элементами, расположеннымя по оси резонатора. [c.154]

В заключение отметим, что для изучения термооптических искажений активных элементов применяются также различные методы измерения фокусных расстояний тепловых линз [91, 141]. Наиболее простой способ основан на использовании коллимированного пучка излучения лазера, пропускаемого через активный элемент параллельно оси резонатора. Фокусное расстояние линзы определяется отрезком оси от точки перетяжки пучка до второй главной плоскости линзы, расположенной на расстоянии h = 1/2по от торца элемента. Бифокальность тепловой линзы, обусловленная двулучепреломлением, легко фиксируется по астигматическому характеру фокусировки плоскополяризован-ного света. [c.186]

Убывание параметра нелинейности вдоль трассы приводит к сосредоточению тепловой линзы лишь вблизи излучателя, где пучок приобретает углы смещения и расходимости и в дальнейшем распространяется как в линейной среде. Для наиболее типичного режима сканирования, когда O3sz/yo>l, самовоздействие определяется параметром [c.71]

К уменьшению нелинейных искажений. Это связано с подфокуси-ровкой интенсивности в центральную часть пучка, вызванной действием тепловой линзы. Наиболее существенный выигрыш дает затенение центральной части гауссова пучка. Для пучков с начальными распределениями интенсивности, близкими к равномерному (т оо), затенение центральной части может не приводить к уменьшению нелинейных искажений. [c.75]

Самовоздействие лазерных пучков на атмосферных трассах отличается рядом особенностей, обусловленных наличием неоднородностей метеопараметров и концентраций газов вдоль дистанции распространения. Для тепловых нелинейных эффектов, в частности, сила тепловой линзы оказывается сконцентрированной в нижнем 1—3-км слое тропосферы и убывает с высотой. Это приводит к тому, что распространение пучков на вертикальной и наклонной трассах в меньшей степени подвержено нелинейным искажениям, чем на горизонтальных трассах. [c.78]

Приближенные решения уравнения переноса были получены в [27—29] и использовались для анализа влияния многофакторности процесса на создание просветленного канала в облачной среде. Установлено, что для практически важных задач проявление эффектов нелинейной рефракции обусловлено действием тепловой линзы, образованной.за счет нагрева воздуха при молекулярном поглощении лазерного излучения и сосредоточеннной в области пучка, где отсутствуют капли (просветленная зона, об-ласгь распространения до аэрозольного слоя). [c.106]

В методе тепловой линзы с использованием пробного луча пробный луч подфокусируется или дефокуси-руется тепловой линзой, появление которой вызвано неоднородным нагревом среды основным лучом. [c.546]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...