Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 83
Текст из файла (страница 83)
Очевидно, что Олв ~ /.лв для розового рубина с й/е/(т 1,6 1О" ион/см', абсолютное значение — ямчя 0,4 см ' (для й/~ О) при 300 К. Таким образом, (Вхв )мч* при однократном прохождении через рубин длиной 10 см меньше 17 дБ. Когда световой импульс соответствующей частоты попадает в среду с инверсией населенности, нарастание переднего импульса описывается экспонентой Р=Р~ехр(й!), где Р и Р~ — мощности на входе н выходе соответственно. Если импульс имеет большую длительность, передняя часть импульса принодит к частичному истощению инверсии населенности и, следонательно, задняя его часть усиливается значительно меньше.
Большее усиление передней части импульса приводит к обострению импульса !39). Хотя неотражаюшие покрытия легко наносятся на большинство лазерных материалов и имеют достаточную прочность при низких уровнях мощности, онв легко испаряются при высоких плотностях мощности (ки( МВт/смт). Поэтому, чтобы создать усилитель с большим усилением и большой выходной мощностью, необходима система, состоящая из большого количества лазеров, включенных последовательно и разделенных какими-либо вентильными устройствами, чтобы воспрепятствовать возникновению регенеративных колебаний. Эти вентили создаются на основе эффекта Фарадея и аналогичны развязывающим устройствам, применяемым в диапазоне СВЧ. Матеряаламя, которые пропускают видимый спектр и в которых наблюдается эффект Фарадея (вращение плоскости поляризации), являются стекло (РЬО) и кристаллы Сар,: Еп++.
Использование каскадного включения лазеров в режиме усиления и за. дающего маломощного генератора является средством получения хорошей когерентности, которой обладает хорошо управляемый генератор малой мощности, и одновременно высокой выкодной мощности за счет усилителей, работающих с большим уровнем накачки. Модуляция. Модуляция лазера может быть осуществлена различными методами. Основными из них являются: !) изменение накачки нли мощности питания; 2) внешняя модуляция излучения; 3] изменение внутренней запасенной энергии.
Импульсные газоразрядные источники накачки, применяемые в твердотельных лазерах, позволяют осуществлять «грубую» импульсную модуляцию с типовой длителыюстью импульсов ! мс и с интервалами между импульсамп около 1 с. В тех лазерах, где порог генерации достаточно низок и исполь; зуются легко управляемые источники накачки, может быть получена модуляция с лучшими характеристиками. В газовых лазерах с использованием для наиачки разряда в газах выходной сигнал может передавать форму волны, модулирующую разряд вплоть до частот в несколько килогерц. Время восстановления населенности и процессы релаксации в газе, генерирующем лазерное излучение, жестко ограничивают возможности этого метода.
Могут быть получены выходные импульсы длительностью в несколько десятых микросекунды, но начало генерации (после начала разряда) задерживается на десятки микросекунд, Иижекционные лазеры являются единственным типом лазеров, у которых выходной сигнал может хорошо модулироваться путем модуляции источника накачки при высоких модулирующих частотах. В этом случае для лазеров, охлажденных до криогенных температур, может быть легко получено, время нарастания импульса меньше каносекунды, а для лазера, работавшего при комнатной температуре, в несколько наносекунд.
Таким способом может быть осуществлена модуляция СВЧ поднесущей импульсного нли непрерывного лавера. 3!(Ь Гл. У. Оптические локаторы В наиболее удобных внешних электрических модуляторах используется .электрооптический эффект. Все электрооптические модуляторы светового излучения осуществляют свои функции за счет изменения фазового сдвига световой волны в зависимости ат приложенного поля. Различные типы модуляторов делятся на два класса: те, которые используют квадратичный злектрооптиче. ский эффект или эффект Керра, и те, которые используют линейный электро- -оптический эффект или эффект Поккельса. При квадратичном эффекте происходит создание анизотропии в среде с помощью внешнего электрического поля; материалом модулятора является юбычно жидкость.
Электрическое воле прикладывается в поперечном направлении относительно направления распространения оптической волны. В линейных электрооптических модуляторах материалом служит кристалл, причем структура кристалла ие должна иметь центра симметрии. В отсутствие поля кристалл может обладать двойным лучепреломлением.
Обычно электрическое поле принладывается вдоль оптической оси кристалла. Оптическая ось кристалла (и электрическое поле) могут быть ориентированы вдоль или поперек .направления распространения волны. В любом случае приложенное поле изменяет двойное лучепреломление, которое определяет различие показателей -преломления для ортогональио поляризованных световых волн, проходящих через модулятор. Изменение оптической длины или показателя преломления материала модулятора приводит к изменению фазового сдвига световой волны.
При низких модулирующих частотах, когда эффекты, связанные с временем прохождения перез среду, не имеют значения, фазовый сдвиг Г определяется выражением Г=()Еы Е, (52) (53) В, в„— вв и,' ты~ Е„ где и,— показатель преломления для обычного луча при Е 0; т г — составляющая тензора показателя преломления, играющая роль электрооптического коэффициента при принятой конфигурации. Для кристалла длиной Ь запаздывание фазы Г между ортогональными составляющими, т.
ц составляющими электрического поля вдоль осей х и у, равно 2пнз г юг Е, Е Г Л (54) где Л вЂ” длина оптической волны 1401. Напряжение, требуемое для получения сдвига между двумя волнами, равного Ц2, Л 2взгиы (55) 320 где (1 — постоянная величина; Š— напряженность поля; Ь вЂ” длина модулятора, а т — постоянная, которая может принимать значения 1 или 2 в зависимости от того, линейный или квадратичный электрооптнчесний эффект исполь.
ауетси. При более высоких модулирующих частотах поле Е нельзя считать постоянным по длине Е нз-за эффектов, связанных с временем распростране.яия. При СВЧ модулируюших частотах для того, чтобы реализовать эффективную длину модулятора, необходимо согласовать в модуляторе фазовые .скорости СВЧ и оптического сигналов. В линейном злектрооптнческом модуляторе, когда волна распространяется вдаль оптической оси в направлении г и электрическое поле Е.
ориентировано «в том же направлении, двойное лучепреломление В, определяется разностью главных показателей преломления и. и п„, где индексы соответствуют осям, перпендикулярным оси а; и описывается формулой У.2. Лазерные передатчики п модуляторы Нв рис. [2 приведена схема, показыввюшвя, кзк осуществляется амплитудная модуляция в результате управления запаздыванием фазы в электро- оптическом кристалле. Линейно-поляризованный свет поступает нв вход модуляторв, причем направление поляризации состзвляет углы в 45' с осями х и у, соответствующими направлениям для главных показателей преломления кри. ствлла, В кристалле свет расщепляется нв две взаимно перпендикулярные ,4яеяяааягер Южяеезеягея /гялг Лж Ркс. 12.
Мвлулкяак с авнвмкю влвктрввкткчссквгв кристалла [41[. составляющие, направленные по осям к н у, которые распространяются с различными скоростями, причем это различие скоростей является функцией поля Е, в соответствии с (54). В результате свет, выходящий из кристалла, окззывзется эллиптически-поляризовзнным с переменными эксцеитриситвтвми. Анализатор, выполняющий функцию селекции световой волны с определенным направлением поляризации, стоящий после модулятора, пропускает свет переменной интенсивности — в соответствии с формой модулнруюшей волны.
Модуляция интенсивности светового луча описывается выражением, Г 1 = !с з[пк — созк ыг, 2 (56) где 1с — амплитуде интенсивности света; м — угловая частота световой волны; 1 — время. Величина коэффициента пропускзния электрооптических молуляторов определяется эффективностью поляризаторов, приемным углом апертуры и потерями в электрооптическом материале, Типичное значение коэффициента пропусквния 25'1в Кроме того, в среднем только половина интенсивности света проходит через анализатор. Модулирующзя мощность, рассеиваемая в электрооптическом кристалле, равна 1 л 2пэт йгл/[с — 211тю [Ггл [Я 5 (57) где %2. — энергия, звпэсеннзя в цепи модулятора; () — добротность цепи; — частота модуляции; [пб — тангенс угла потерь модулятора.
Если модулятор представить в виде последовательно соединенных сопротивления Ат, и емкости Св, то рассеиввемзя мощность будет равна Ри= паж [12 Сс [2 5=пи~, [гк Ев к11в. (55) В общем случае высокочзстотнвя граница злектрооптическнх модуляторов определяется мощностью рассеяния в крнстзлле. Нагревание приводит к появлению в кристалле напряжений, вызывающих неравномерность двойного лучепреломления н потерю постоянства фазы по фронту луча.
32! Гл. У. Оптические локаторы В табл. 3 приведены характеристики некоторых злектрооптических материалов, используемых для модуляции. Наилучшим из известных материалов является кристалл КОР, сокращенное обозначение КНхРОе (дигидрофосфата калия). Дейтеризованный КОР, обозначенный в табл. 3 как КОеР, имеет несиолько лучшие электрооптические свойства.
Таблица 3 Основные характеристики влектрооптических материалов, используемых в качестве модуляторовы [40] Характеристика ко' р КОР Злектрооптический коэффициент на СВЧ, см!В Показатель преломления Диэлеитрическая проницаемость Добротность диэлектрика (12 6)-' на 9 ГГц 1О-е 1,5! 0,4 10 1,53 2.10-в 0 36,10-хх 1,51 14 52 165 8,5 125 !О 000 (на 3 ГГц) Напряжение для получения полуволновой задержи и, кВ 7,5 — 11 9,6 — 14,5 3,4 — 4,5 Ы Крвствллы иубическоа формы не выпускаются: их очень трудно ивготввливнть н обрвбвтмввть. Оливке они имеют весьма хорошие херектервстики В настоящее время промышленностью выпускаются линейные электрооптнческие модуляторы, которые работают с модулирующими частотами в несколько мегагерц, а также импульсные устройства для управления добротностью в лазерах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
