Главная » Просмотр файлов » Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967)

Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967) (1095904), страница 51

Файл №1095904 Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967) (Микаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967)) 51 страницаМикаэлян А.Л., Тер-Микаэлян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле (1967) (1095904) страница 512018-12-30СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 51)

Поэтому при больших р можно считать, что вкл«очение добротности происходит мгновенна Если отношение а'lа!! невелико, то для просветленпя ячейки необходимо затратить большую часть активных атомов, и коэффициент полезного действия генератора будет низким. Наконец, при р . 1, как мы увидим ниже, генерации оказывается невозможной. Исключая в уравнении (Ч111,34) величину Л', получим ( —, +,, ) — '," =,7, ( аз«Л( — а'л,' х л — ! Ат„ х (1.— !) ( — „-) 1--,7. !В! + р' (Š— 1) -1- ()х)! (ЧИ1 38) Первый интеграл системы уравнений (Ч111.35), (Ч! 1! .38) имеет следующий вид: ( - ) '« — ! т — +: —,) (,7,(1) — 7 ! = — !Л вЂ” — Л(1)! —- а а 2 х !81+()'(Š— !)+ ()а1!1п= —, (ЧИ1,39) где,7«а — начальная плотность потока фотонов в резонаторе.

Определим пиковую мощность излучения, которая дос- «кР тнгается прн — '--= О. Используя это условие, найдем Ф Л вЂ”.цп,' ( — ---1) ( — '-) — Л„„а.= О, (ЧИ1,40) где величина Л-, == —.' ~()+(У (-'с-1)+().1 ам представляет собой пороговую населенность при просветленной ячейке, т. е. при Л' =- О. Это соотношение апреле« ляет значение Л .:- Л„прн котоуом интенсивность излучения максимальна. й словие †' " ==- 0 позволяет также ««« определить ннверсну«о населенность Лм прн которой начинается процесс генерации, поскольку оно означает, что потери в резонаторе скомпенсированы пндуцированным усилением. Поэтому, полагая в формуле (Ч1П.40) Л =- Л„ получим ЛО==Л +рп, ( ! — 1) (ЧИ14!) Второе слагаемое в этой формуле определяет возрастание порога генерации вследствие резонансного поглощения в затворе и характеризует величину запасенной энергии.

С учетом соотношения (Ч! !1.41) уравнение для Л, преобразуется к виду Л (1 Л *Р) ( Л )н л ««з — 0 (ЧИ1,42) Умножая величину,7„найденную из соотношения (ЧП!.39), иа потери на излучение и используя формулу (ЧП!.41), получим выражение для пиковой мощности; (при условии 2 0 «(;,7; .„) 1 ат«!юа01п— «2 (« ~! ! ! ! ~~И««!«« х ( ! — -( ~-) (+ а !и ~-) (ЧИ143) Ш-1 Д вЂ” (, ш е а = — — относительныи показатель преломления кри- сталла.

Для того чтобы найти энергию пзлученного импульса, нужно нз общей величины энергии, высвободившейся в активном образце, вычесть энергию, затраченную на просветление пассивного затвора, и полученную разность умножить па отноц«сине потерь на излучение ко всем потерям в оптическом резонаторе. Прн этом легко получить 1 йх !,; Ьч„, ~«« (Ч И1. 44) о нг Е Рпс. У!! 1.26.

Зависимость выходной моны ности взлучсннн от параметра р. А/ат де п,а !>не. У11!.хй. Зависимость конечного значеннн инверсной населенности от параметра апоп1Л, пРн Различных значепннх' р. дв 0 йг дв дв пв а цга, 333 332 Конечное значение инверсной населенности Л,, которое устанавливается по окончании импульса излучения, опре.

деляется соотношением (ЧШ. 45) вытекающим из (Ъ'111.39) при;У ° (!) -= О и при условии малости У„. Зависимость, описываемая формулой (Ъ'!1!.45), представлена иа рис. У!11.25 для различных значений р. В пределе при р -ь. со формулы (7!11 43) и (У!11 44) преобразуются в выражения для пиковой мощности и энергии импульса, полученные ранее для случая мгновенного включения добротности при неполном заполнении резонатора активной средой.

Длительность импульса мож!ю определить из соотно!тх ш"ния Л) -- —" Хнах На рис, УГГ!.26 для случая рубинового генератора представлены зависимости пиковой мощности Гзхы,„от величины р при различных значениях параметра ла пчч! 11- О д„о„" Г)!+Г)'(б — !)-, :бх! ' характеризующего превышение порогового уровня инверсной населенности н представляющего собой отношение резонансных потерь, вносимых в оптический резонатор пассивным затвором, к его потерям при просветленной ячейке. Пунктиром изображен уровень выходной мощности, соответствующий мгновенному включению добротности, Как видно, при р ГО можно с достаточной точностью счи- тать, что включение добротности резонатора производится мгновенно.

При уменынении р выходная мощность убывает. й!инимальное значение р, при котором возможна генерация, определяется из условия (УГН. 46) в д поп которое нетрудно получить, например, из уравнения (А!11.45), определяя Лпор/Л, через Л,/Л, и переходя к пределу Л„,'Ль-и 1. Подставляя в соотношение (УГГ!.46) выражение (Н11.41) для Л„определим необходимое резонансное затухание ячейки о'п,(Г. — !) = — 1 Г()1+()' (х, — 1) +(!х!1. (УГИ.47) Р!спользуемые в настоящее время для управления добротностью резонатора вещества обладают достаточно высокими значениями о' (для рубина и фталоцианина, например, величина р порядка !О' !25!)), в результате чего реализуется практически мгновенная скорость включения.

Этот вывод подтверждается экспериментальным исследованием !254!. В рубиновых лазерах чаще всего используются пассивные ячейки с различными растворами фталоцианина и криптоцианнна. Для фталоциаиииа, например, наиболее подходящими растворителями являются нитробензол, хлора- форм, толуол. На рис. Ч1! !.27 приведены зависимости коэффициента пропускания некоторых ячеек от интенсивности проходящего через них излучения ]294]. Рубиновые лазеры с жидкостными пассивными затворами генериру~от импульсы излучения длительностью порядка !О ' сея с энергией до нескольких джоулей.

К.п.д. их составляет 0,1 — 0,3%~. Использование пассивных затворов в оптических генераторах представляет также интерес в связи с вазможно- гв Рнс. Ч1!1.27. Завнсвыость коэффнпнснта пропускнннн пассивных ячеек от ннтснснннпстх нзлучсйнн. стью получения последовательности мощных импульсов с высокой частотой повторения. Очевидно, что если возбуждение генератора продолжается после окончания импульса излучения, то рассмотренный выше цикл работы будет повторяться и будут появляться новые импульсы. В обычных условиях расстояния между импульсами составляют десятки микросекунд. Период колебаний можно регулировать, изменяя уровень накачки и поглощение пассивного затвора. Для исследования периодического режима генерации в уравнения (ЧП1.34) — (ЧП!.36) следует ввести члены, характеризующие накачку и релаксацию частиц активной среды и вещества ячейки ]261]. Как уже указывалось в 3 ], в генераторах с пассивными затворами осуществляется селекция типов колебаний.

Эта объясняется тем, что порог генерации для раз- 334 личных мод достигается не одновременно, а с некоторым временным сдвигом, зависящим от мощности накачки. В начале начинают развиваться высокодобратиые моды, саответствучоцше центру линии люминесценпии. Поэтому шггснсивность нх раньше достигает таких значений, когда просветляется затвор н начинается лавинный процесс генерации импульса, при котором высвечивается большинство активных атомов. Таким образом, запасенная в активном веществе энергия преобразуется в основном в излучение нескольких центральных мод. Обычно в спектре излучения рубиновых лазеров с пассивным затвором присутствуют 2 — 3 продольных моды. С помощью дополнительных мер можно осуществить лу пцую селекцию типов колебаний. Ниже описывается одномодовый рубиновый лазер, генерирующий иа одном продольном и одном поперечном типе колебаний ]326!. В лазере используется полуконцентрнческий резонатор, в котором, как было показано в гл.

!У, селекция поперечных колебаний осуществляется с очень малыми дополпительныл1и потерями. Сферическое зеркало было полностью отражающим и имело радиус кривизны 30 см. В качестве плоского отражателя применялась кварцевая пластина толщиной 1О ми. Рубиновый кристалл имел длину !20 мм и диаметр 7 жж. Пассивная ячейка с раствором фталоцианина в нитробензоле с начальным пропусканием 35ьй помещалась между кристаллом и сферическим зеркалом. В описанной системе при определенном расстоянии меисду зеркалами, соответствующем приблизительно полу- концентрической конфигурации резонатора, имел место одномодовый режим генерации.

Более стабильные результаты получены при введении в резонатор кварцевой или металлической диафрагмы (диаметром 0,8 — ! мж), которая располагалась между рубином и плоским отражате. лем. При этом резко уменьцлалась критичность системы в отношении выбора длины резонатора. На рис. ЧП1.28 показана структура поля в дальней зоне при генерации низших типов колебаний ТЕМссч и ТЕМсы (возбуждение колебания ТЕМс„имело место при некоторой рас стройке резонатора) и приведена диаграмма направленности генератора, соответствующая излучению основного типа колебаний. Теоретическая кривая рассчитана для равномерного распределения поля на выходном зеркале '4":;, :Как видим, экспериментальные и теоретические резуль- 333 таты хорошо согласуются. Ширина диаграммы излучения составляет 2,3 10 " пад, т.

е. очень близка к днфракционному пределу (2,! 10" пад ) *. Ширина спектра излучения порядка 1ОО Мгц н определяется длительностью импульса (8 нсвк), что свидетельстчует о наличии одного продольного типа колебаний и оммзд д1г в -дв -г,зз в гдв дл в,мяев Рнс. УП!.28. Структура поля излучения в дзльией зоне н дизгрзмкз нзпрзвлсцностп, соответствующая генерации поповне~о типз колебзннй. (расстояпие между продольными модами -400 Мгц). Генерация одного продолщюго типа колебаний обеспечивается сслектирующнми свойствами плоско-параллельной кварцевой пластины и свободных торцев рубинового кристалла. Плотность излучения на выходе генератора составляла 400 †5 Мвт/смз при энергии накачки 320 длс.

* г)ебольшое уширевие зкспернмептзльной кривой объясняется нерзвномериостью рзспределення змплнтуды и фазы поля в нзлучзющем рзскрыве. По мере приближения к краям апертуры фаза меняется монотонно, з змплцтудз поля спадает приблизительно по гзуссовому ззкону. При таком законе распределения змплнтудьь кзк известно, сильно подавляются боковые лепестки, что подтверждзется зкспернмевтзльно. чЕВ ОПТИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ В настоящее врегня широкое распространение получилп оптические усилители. 11спользование этих устройств в сочетании с оптическими генераторами позволяет сравнительно просто получить очень высокие уровни мощности и энерпш, достижение которых другими методамп (без использования усилителей) крайне затруднено. Так, например, в системе, состоящей из генератора с управляемой добротностью н усилителя, реализуется импульсная мощность до !Огз вт при энергии излччення порядка !О дж 1238!.

В настоящей главе исследуются энергетические и временные характеристики оптических усилителей и опреде. ляготся их предельные параметры. Расчет проводится на основе уравнений балансного типа, пределы применимости которых бьши рассмотрены в гл. У1. В той же главе с помощью полуклассическнх уравнений исследованы некоторые случаи прохождения импульсов в активной среде, для которых балансные уравнения несправедливы. Шумовые характеристики усилителей, а также другие вопросы, связанные с использованием их в качестве приемных устройств, мы не рассматриваем.

Характеристики

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6376
Авторов
на СтудИзбе
309
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее