Эффект тепловой линзы

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]

Термические искажения резонатора обсуждаются, в частности, в [11, 64, 65]. Рассматривая влияние термических искажений на излучение лазера, необходимо в общем случае учитывать одновременно и ряд других факторов, например рассеяние на неоднородностях показателя преломления. Совместное влияние рассеяния и эффекта тепловой линзы на расходимость светового пучка рассмотрено в [66]. [c.234]

Эффект тепловой линзы играет обычно важную роль при формировании поля излучения в твердотельном лазере ). При этом возможно заметное уменьшение эффектив- [c.236]

Существует весьма эффективный способ борьбы с искажениями волнового фронта генерируемого излучения, обусловленными эффектом тепловой линзы и искривлением активного элемента при его тепловом расширении. Этот способ основан на использовании так называемых волноводных резонаторов, в которых можно реализовать моды, сохраняющие форму волнового фронта несмотря на наличие термических искажений резонатора ). [c.238]

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]

Кристаллы рубина и иттрий-алюминиевого граната имеют по-ложительные температурные коэффициенты показателя преломления тепловая линза, образующаяся в этих кристаллах, является собирающей. Для рубина ( п/кТ — 1,4- Ю К , для граната йп/йТ— = 7,3-10 К [61]. Эффект рассеивающей тепловой линзы наблюдается в некоторых типах стекол. [c.231]

АБЕРРАЦИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЛИНЗ, искажения электронно-оптич. изображений, возникающие вследствие разброса ч-ц по энергиям в пучке, наличия тепловых скоростей, дифракции ч-ц, а также из-за эффектов пространств, заряда. Классификацию А. э. л. см. в ст. Электронная и ионная оптика. Аберрациями обладают и электронные зеркала. [c.7]

В подобных случаях тепловая линза, обусловленная поглощением в среде некоторого излучения (лазерного пучка), воздействует на это же самое излучение. Эффект тепловой линзы выступает здесь как нелинейный э ект его называют эффектом тепловой нелинейности или, короче, тепловой самофокусировкой ). Если, например, лазерный пучок наводит в каком-либо элементе собирающую тепловую линзу, то в результате теплоюй фокусировки будет возрастать плотность пучка в приосеюй области элемента, а вместе с тем будет увеличиваться и поглощение излучения в этой области. В результате будет наблюдаться усиление фокусирующих свойств наведенной теплоюй линзы. [c.232]

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]

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]

Если известны параметры f и к тепловой линзы для данного активного образца и данных условий накачки, то можно учесть и использовать эффект теплоюй линзы, подбирая должным образом тип резонатора и его геометрические размеры, включая расстояния от зеркал до торцевых поверхностей образца. Осуществляя согласование тепловой линзы с зеркалами резонатора, можно в принципе обеспечить максимальное заполнение объема активного элемента генерируемым излучением и тем самым повысить выходную мощность лазера. [c.237]

В рассматриваемый период бурное развитие получают оптические системы связи. В 1870 г, был изобретен светосигнальный прибор Манжена, который долго применялся в XIX в. в различных армиях. Он состоял из керосиновой лампы, расположенной в металлическом яш,ике. Пламя лампы, находившееся в фокусе линзы диаметром около 100 мм, давало параллельный световой пучок, прерыванием которого и подавались телеграфные сигналы по азбуке Морзе. Примерно в это же время (середина XIX в.), когда не только не существовало фотоприемников, необходимейшей части всякого оптико-электронного прибора, но и сам фотоэлектрический эффект ещ е не был открыт, делались попытки создать прибор для передачи и приема оптических сигналов, модулированных звуковой частотой. В качестве индикаторов приходящих сигналов применялись довольно грубые устройства, действие которых основывалось на тепловом нагревании световыми лучами. Понятно, что такого рода устройства не могли работать удовлетворительно они были мало чувствительны и обладали большой инерционностью. Только после развития техники изготовления фотоэлементов оптическая телефония получила основу для своего развития. В 1880 г. А. Г. Белл построил так называемый фотофон, состоящий из передатчика, модулированного звуковой частотой пучка лучей, и приемника с селеновым фотоэлементом. Вышедший из передающей станции параллельной пучок лучей падал на зеркальную мембрану микрофона и после отражения от нее направлялся к приемной станции. При колебаниях мембраны поверхность ее деформировалась и в зависимости от степени отклонения от плоскости пучок отраженных ею лучей становился более или менее расходящимся. В приемную часть, следовательно, поступало большее или меньшее количество света. 1880 г. можно считать годом рождения оптических систем связи. На протяжении последующих лет было разработано и описано различными авторами несколько систем оптических телефонов, различающихся между собой по преимуществу способами получения модулированного пучка световых лучей. Наибольший интерес представляет способ модуляции светового потока, предложенный в 1897 г. Г. Симоном. Он использовал в качестве источника излучения дуговую лампу, предложенную русским изобретателем П. Н. Яблочковым, установленную в фокусе передающего параболического зеркала. Излучение лампы модулировалось системой, состоящей из микрофона, трансформатора и источников питания. Дальность работы телефона Симона была в десять раз больше дальности работы фотофона Белла и достигала примерно 2,5 км. [c.379]

Физический механизм, обусловливающий явление теплового расплывания (разрушения структуры) лазерного пучка на протяженной трассе с газовым поглощением, заключается в перераспределении плотности воздуха в области лазерного нагрева и возникновении вследствие этого регулярных и случайных газовых линз. Характеристики газовых линз, а вместе с ними и конкретные эффекты проявления теплового расплывания зависят от режима теп-лопереноса в среде, длительности воздействия, а также профиля плотности мощности излучения в сечении пучка. Математическая постановка задачи [9, 13, 36, 46, 47, 62, 63, 70, 72, 80, 86] сводится к системе уравнений, включающей уравнение квазиоптики для медленно меняющейся по сравнению с частотой излучения комплексной амплитуды поля Е (см. 1.10) [c.26]

Отметим, что при периоде следования импульсно-периодического излучения /г— (3/2) возможен эффект подфокусировки подветренной части пучка тепловым профилем предшествующего лазерного импульса. В случае (1.51) при гиперзвуковых линейных скоростях сканирования пучка в пространстве (М 1) дефокусировка сохраняется в направлении, перпендикулярном направлению сканирования, в то время как по оси в направлении сканирования газовая линза становится фокусирующей. [c.29]

До сих пор мы касались только одного идеализированного случая влияния диффузного рассеяния на резкие брэгговские отражения. При сравнении с экспериментом следует принимать во внимание, что измерение максимума брэгговского отражения включает, и некоторое тепловое диффузное рассеяние и — если не исполь -зуется фильтр для отсева неупруго рассеянных электронов — большую часть плазмонного рассеяния. Для разных экспериментальных условий соотвествующие коэффициенты поглощения будут.различными. Это важно для правильного понимания электронно-микро- скопических наблюдений, когда размеры апертуры и аберрации линз значительно влияют на кажущиеся эффекты поглощения. [c.286]

Другой вариант ТТ основан на использовании алгоритмов реконструкции изображений, используемых в традиционной технике томофафа. Например, система трехмерного контроля внутренних тепловых неоднородностей объекта может быть основана на использовании эффекта миража . С помощью цилиндрической линзы на поверхности изделия фокусируется лазерное излучение в виде узкой полоски. Вспомогательный лазерный луч направляется вдоль этой полоски над поверхностью изделия (например, полированной кремниевой пластинки и т.п.). Объект последовательно перемещается в направлении, перпендикулярном освещаемой полоске, а после каждого цикла перемещения поворачивается относительно оси, совпадающей с направлением излучения. С помощью позиционно-чувствительного фотоприемника получают матрицу проекций для всех положений объекта, а затем восстанавливают изображение по стандартным алгоритмам. Для трехмерного контроля используют второй пробный луч, направляемый параллельно первому над обратной стороной объекта. [c.544]

Радиационные пирометры (пирометры полного излучения) служат для измеоения температуры по тепловому эффекту от излучения накалённого тела. Концентрация лучей, исходящих из источника на теплочувствительный орган пирометра, осуществляется с помощью вогнутого зеркала или лучепреломляюп1ей линзы. Приборы с зеркалами называются радиационными пирометрами рефлекторного типа, а пирометры с линзами — рефракторного типа. [c.728]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...