Ограниченные пучки и дифракционные явления

Ограниченные пучки и дифракционные явления [c.98]

ОГРАНИЧЕННЫЕ ПУЧКИ И ДИФРАКЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ 99 [c.99]

Вследствие ограниченности поперечных размеров зеркал и активной среды лазера распространение волн в резонаторе сопровождается дифракционны.ми явлениями. Поэтому применение принципа цикличности к распределению амплитуды поля по волновому фронту сводится к решению дифракционной задачи квантовый генератор формирует когерентный световой пучок с таким поперечным распределением амплитуды, которое с учетом дифракционных явлений должно воспроизводить себя на протяжении одного цикла. [c.801]

Решение задачи о распространении волны конечной амплитуды с учетом диссипативных процессов представляет собой значительно более сложную задачу, чем решение для идеальной жидкости. Представляют большое значение и нелинейные задачи, когда распространяется волна конечной амплитуды в среде с. дисперсией. При распространении нелинейной волны в виде ограниченного пучка (".чуч") играет роль проявление особенностей в дифракционных явлениях. [c.130]

Таким образом, возникновение дифракционных полос вблизи границы геометрической тени характерно только в случае ограничения сечения волнового фронта непрозрачным экраном с отверстием. В случае же постепенного уменьщения амплитуды колебаний, что тоже эквивалентно некоторому эффективному ограничению волнового фронта, дифракционные явления приводят только к расширению поперечного сечения пучка, а чередования областей с ббль-шими и меньшими значениями освещенности не наблюдается. Это хорошо видно на фотографиях (рис. 9.8, б, в, г), полученных с помощью гелий-неонного лазера при последовательном смещении плоскости наблюдения. Фотография рис. 9.8, д получена после ограничения пучка в плоскости ЕЕ щелью из лезвий бритв, в результате чего появились характерные дифракционные полосы (ср. рис. 9.7, а). [c.189]

Если 0диф>0о, часть дифрагированных лучей выходит из цилиндрического пучка света, т. е. пучок расширяется. При 0диф<0о все дифрагированные лучи испытывают полное отражение от боковой поверхности цилиндрического пучка. Так как в реальных условиях ограниченный по фронту световой пучок всегда имеет большую интенсивность на оси, то показатель преломления согласно (36.20) также будет иметь большую величину на оси пучка и убывать к его периферии. Вследствие этого лучи в пучке будут искривляться, пучок начнет сжиматься и может превратиться в узкий световой канал, т. е. произойдет самофокусировка пучка (рис. 36.5, б). Далее световой пучок распространяется внутри этого канала, обеспечивая сам себе своеобразный оптический волновод. Такой режим распространения светового пучка называется самоканализацией. В этом случае 0диф 0о, т. е. дифракционные явления полностью подавляются. [c.310]

Пространственная структура лазер- ного пучка зависит от геометрии оптического резонатора. От других известных типов резонаторов (например, микроволновых) оптический отличается тем, что его размеры велики по сравнению с длиной волны [ (Ю" 10 ) X], поэтому он обладает большим числом мод. Однако это открытый резонатор, образованный двумя далеко разнесенными зеркалами, и большинство мод характеризуется сильным затуханием из-за ухода излучения за его пределы. Моды с малыми потерями должны (в приближении геометрической оптики) соответствовать такому направлению распространения излучения, чтобы после повторных проходов и отражений излучение не выходило из резонатора. Требование существования таких мод налагает ограничения на соотношение между длиной резонатора и радиусами кривизны его зеркал, известные как условия устойчивости (неустойчивый резонатор может использоваться только в системах с очень высоким уровнем усиления в активной среде). Из-за ограниченного размера зеркал распространение света в резонаторе сопровождается дифракционными явлениями, и в общем случае задача расчета поля в резонаторе оказывается довольно сложной. [c.449]

Из описанной качественной картины явления самофокусировки следует, что оно наблюдается только для ограниченных световых пучков. Однако хорошо известно, что ограниченные световые пучки имеют дифракционную расходимость, причем тем большую, чем меньше радиус пучка. Следовательно, при сжатии пучка вследствие нелинейной рефракции одновременно усиливается влияние и самофокусировки (вследствие роста интенсивности), и дифракции. Баланс между этими двумя противоборствующими явлениями и определяет результирующее поведение пучка. В частном случае, когда самофокусировка в точности компенсируется дифракцией, наблюдается явление самоканалирования — распространение светового пучка в среде без изменения своего диаметра. [c.186]

Проведенные эксперименты [5,441 показали, что даже в случае весьма узкой спектральной линии сигнала расчеты необходимо проводить с учетом конечной ширины линии. Когда отношение АсО( /Аы1 составляло 0,15 и менее, расхождение между экспериментальными данными и теоретическими расчетами, проведенными в приближении бесконечно узкой спектральной линии, доходило до 35 дБ при 7о 12. Учет конечной ширины спектральной линии сигнала снизил отмеченное расхождение до величины 4,5—5 дБ. Оставшееся расхождение следует, по-видимому, отнести за с 1ет дифракционных явлений во взаимодействующих пучках, а также некоторой ограниченности теоретического подхода, не учитывающего образования разрывов в процессе распространения высокоамплитудных выбросов низкочастотного шума. [c.115]

Описанные явления, по существу,— дифракционные. К подобным же процессам относится и следующий точные расчеты в волновом приближении показывают, что при полном внутреннем отражении ограниченного пучка, кроме пучка, отраженного так, как описано выше, существует еще побочная (lateral) волна, идущая вдоль поверхности, служащей своеобразным волноводом. Эта волна образуется той пространственной фурье-компонен-той падающего пучка в разложении его по плоским волнам, которая падает точно (в пределах 1", максимум) под углом фкр. [c.105]

Сущность явления самофокусировки проще всего понять, рас-сматривая входящий в однородную среду пучок с одинаковой по всему сечению амплитудой (рис. 10.1). Тогда в среде под воздействием пучка образуется как бы стержень из вещества с более высоким (при П2>0) коэффициентом преломления. Лучи, распространяющиеся внутри такого стержня под небольшим углом к его оси, испытывают полное отражение. Предельный угол луча с осью пучка 00, при котором происходит полное отражение, определяется соотношением (по+0о=по- При малых значениях этого угла os 00 1 — 0о/2, поэтому 0о л 2п2 о/по. Наклоненные к оси пучка лучи возникают в результате дифракции при ограничении диафрагмой его поперечных размеров, причем максимальный угол отклонения 0д ф по порядку величины равен к/а=ко/(поа), где а — поперечный размер пучка, Я,о — длина волны в вакууме. При 0д ф > >00 пучок света по мере распространения расширяется из-за дифракции, но это происходит медленнее, чем в линейной среде. При 4иф = 0о полное отражение полностью компенсирует дифракцию и площадь сечения пучка остается неизменной, т. е. пучок создает в среде своеобразный световод, в котором свет распространяется без дифракционной расходимости. Такой режим называется само-канализацией светового пучка. Приравнивая выражения для и 00, находим пороговое значение амплитуды Еотт = /(2поП2а ). Отсюда по известному значению пг для данной нелинейной среды можно оценить минимальную мощность светового пучка, необходимую для наблюдения этого явления. В случае сероуглерода и рубинового лазера (Я,о=694,3 нм) Ртш 20кВт. Для некоторых сортов стекла Ртш 1 Вт, что позволяет наблюдать явление даже в малоинтенсивных пучках лазеров непрерывного действия. [c.486]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...