Параметрические генераторы света. Генератор света

Квантовые усилители (генераторы) света. Лазеры.

Действие квантовых усилителей (генераторов) электромагнитных волн основано на вынужденном испускании фотонов под действием внешнего электромагнитного поля.

Чтобы среда усиливала излучение необходимо создать такое неравновесное состояние, в котором число атомов в возбужденном состоянии было бы больше, чем число атомов в основном состоянии (в противном случае происходит поглощение излучения). Такое неравновесное состояние называется состоянием с инверсной заселенностью. Впервые на возможность усиления излучения при прохождении через среду с инверсной заселенностью было указано В.А.Фабрикантом в 1939г. в докторской диссертации. Квантовые генераторы видимого, инфракрасного и ультрафиолетового излучения называют лазерами (LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation —усиление света вынужденным излучением), а микроволнового излучения (СВЧ) — мазерами. Первый мазер был создан в 1954г. (Басов, Прохоров, Таунс) на молекулах аммиака, который генерировал электромагнитное излучение с частотой 24840МГц (см). Первый лазер (на рубине) был создан в 1960г (Т.Мейман, США).

Впростейшем случае инверсную заселенность удается реализовать по трехуровневой схеме (предложена Басовым, Прохоровым, Таунсом в 1957 г.). При этом вероятность пререходас уровня 3 на уровень 2 должна быть значительно больше, чем. Таким образом, электроны переводятся с помощью системы накачки с уровня 1 на 3 (Рис.9.3). Затем, большинство электронов осуществляют спонтанный безизлучательный переход(энергия превращается в тепловую). Инверсная заселенность реализуется, если концентрация атомов в состоянии 2 больше, чем концентрация в основном состоянии:. Состояние с инверсной заселенностью является неустойчивым. Если в этот момент в вещество попадает фотон с энергией, то он вызывает вынужденные переходы (с излучением фотонов той же частоты, поляризации, фазы, направления распространения) атомов в основное состояние. Осуществляется лавинобразный процесс нарастания числа фотонов. Интенсивность света увеличивается по закону, где. Если инициирующий фотон попадает в активную среду извне, то тогда осуществляется усиление света проходящего через вещество. Если же затравочные фотоны возникают в результате спонтанных переходов внутри самой активной среды, то реализуется режим генерации излучения.

Лазер имеет три основных компоненты:

1. Активную среду, в которой создается состояние с инверсной заселенностью.

2. Систему накачки: устройство для создания инверсной заселенности.

3. Оптический резонатор: устройство выделяющее в пространстве избирательное направление пучка фотонов. При отсутствии оптического резонатора излучение происходит с одинаковой интенсивностью во всех направлениях и наблюдается явление сверхлюминесценции.

Для создания инверсной заселенности необходимо, чтобы длительность накачки (вспышки) была меньше, чем время жизни электрона на метастабильном уровне.

Свойства лазерного излучения:

1. Высокая пространственная и временная когерентность: с,м.

2. Строгая монохроматичность: м.

3. Большая плотность потока энергии (интенсивность): Вт/м. Напряженность электрического поля в лазерном луче в сто раз больше чем в поле протона на основном уровне атома водорода.

4. Очень малое угловое расхождение в пучке

Коэффициент полезного действия лазеров колеблется от в гелий неоновом лазере дов лазере на стекле с неодимом. В газовом лазере непрерывного действия на:мкм,.

Лазеры классифицируются по:

1. Типу активной среды: твердотельные, газовые, полупроводниковые, жидкостные.

2. Методам накачки: оптическая, химическая, тепловая, электроионизационная, газоразрядная, газодинамическая, электронным пучком, инжекция носителей через переход.

3. Режиму генерации: импульсного и непрерывного действия.

Разрабатываются также разеры (рентгеновские лазеры) и гразеры (лазеры на -лучах).

Минимальная длительность импульса лазера с. Длительность рентгеновских импульсовс.

Лазеры широко используются в различных областях деятельности человека. Обширность их использования обуславливается способностью лазерного излучения концентрировать световую энергию в пространстве, во времени и в спектральном интервале. Основные направления использования:

1. В медицине для лазерной хирургии и терапии.

2. Для научных исследований в области термоядерного синтеза, получения пятого и шестого состояния вещества (бозе и ферми конденсата), создания точных физических приборов.

3. Системы передачи сигналов по оптоволоконных линиях связи, записи и чтения оптических и магнитооптических компакт дисков.

4. Создание оптических процессоров.

5. Системы лазерного наведения, лазерные дальномеры, системы уничтожения тактических и межконтинентальных ракет.

6. Лазерная резка, сварка и сверление.

7. В металлургии для получения сверхчистых металлов, выплавляемых в вакууме или в контролируемой газовой среде.

8. В экологии для контроля распределения загрязнений в атмосфере, скорости воздушных течений, температуры и химического состава атмосферы.

Ученым из компании Bell Labs удалось разработать лазер нового поколения, используя в качестве полупроводника для изготовления многокаскадного полупроводникового лазера фотонные кристаллы1. Полученный лазер обладает уникальными свойствами. Его размер составляет всего 50 микрон, что вдвое тоньше диаметра человеческого волоса. При помощи встроенных фотонных кристаллов удалось направить поток излучения от боков к поверхности пленки и заставить лазер излучать в любом, заранее выбранном, направлении. Таким образом, для использования нового лазера не нужны дополнительные устройства фокусировки, что позволит расширить область применения полупроводниковых лазеров (например, встраивать его в полупроводниковые схемы).

1Фотонный кристалл, являющийся неотъемлемой частью нового лазера, представляет собой полупрозрачный диэлектрик с определенной периодической структурой и уникальными оптическими свойствами. Уникальность его заключается в том, что фотонный кристалл обеспечивает почти полное управление движением проходящего через него света. Такие возможности достигаются за счет наличия в кристалле диэлектрика равномерно распределенных мельчайших отверстий. Их диаметр подобран таким образом, что они пропускают световые волны лишь определенной длины, а остальные частично отражают или поглощают. При определенном физическом воздействии на кристалл, например, звуковыми волнами, длина световой волны, пропускаемой кристаллом, и направление ее движения могут значительно меняться.

13

studfiles.net

Параметрические генераторы света

        источники когерентного оптического излучения, основным элементом которых является нелинейный кристалл, в котором мощная световая волна фиксированной частоты параметрически возбуждает световые волны меньшей частоты. Частоты параметрически возбуждаемых волн определяются дисперсией света в кристалле. Изменение дисперсии среды, т. е. величины n, позволяет управлять частотой волн, излучаемых П. г. с.

         П. г. с. предложен в 1962 С. А. Ахмановым и Р. В. Хохловым (СССР). В 1965 были созданы первые П. г. с. Джорджмейном и Миллером (США) и несколько позднее Ахмановым и Хохловым с сотрудниками. Световая волна большой интенсивности (волна накачки), распространяясь в кристалле, модулирует его диэлектрическую проницаемость (См. Диэлектрическая проницаемость) ε (см. Нелинейная оптика). Если поле волны накачки: Ен = Еноsin (ωнt— кнх + φн) (кн = ωн/υн — Волновое число, φн — начальная фаза), диэлектрическая проницаемость ε изменяется по закону бегущей волны: ε = ε0[1 +m sin (ωнt + кнх + φн], где m = 4πχЕн0/ε0 называется глубиной модуляции диэлектрической проницаемости, χ— величина, характеризующая нелинейные свойства кристалла. У входной грани (х = 0) кристалла с переменной во времени диэлектрической проницаемостью ε возбуждаются электромагнитные колебания с частотами ω1 и ω2 и фазами φ1, φ2, связанными соотношениями: ω1 +ω2 = ωн и φ1+ φ2 = φн, аналогично параметрическому возбуждению колебаний в двухконтурной системе (см. Параметрическое возбуждение и усиление электрических колебаний). Колебания с частотами ω1, ω2 распространяются внутри кристалла в виде двух световых волн. Волна накачки отдаёт им свою энергию на всём пути их распространения, если выполняется соотношение между фазами:

         φн (х) = φ1(х) + φ2(х) + π/2. (1)

         Это соответствует условию фазового синхронизма:

         к1+ к2= кн. (2)

         Соотношение (2) означает, что волновые векторы волны накачки кн и возбуждённых волн k1 и k2 образуют замкнутый треугольник. Из (2) следует условие для показателей преломления кристалла на частотах ωн, ω1, ω2: n (ωн) ≥ n (ω2)+ [n (ω1) — n (ω2)] ω1/ωн.

         При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в кристалле непрерывно увеличиваются:

        

        , (3)

         где δ — коэффициент затухания волны в обычной (линейной) среде. Очевидно, параметрическое возбуждение происходит, если поле накачки превышает порог: n увеличивается с ростом частоты ω, синхронное взаимодействие волн неосуществимо (рис. 1). Однако в анизотропных кристаллах, в которых могут распространяться два типа волн (обыкновенная и необыкновенная), условие фазового синхронизма может быть осуществлено, если использовать зависимость показателя преломления не только от частоты, но и от поляризации волны и направления распространения. Например, в одноосном отрицательном кристалле (см. Кристаллооптика) показатель преломления обыкновенной волны n0 больше показателя преломления необыкновенной волны ne, который зависит от направления распространения волны относительно оптической оси кристалла. Если волновые векторы параллельны друг другу, то условию фазового синхронизма соответствует определённое направление, вдоль которого:

         2ne (ωн, ϑс) = n0(ω1) + n0(ωн—ω1),

         2ne (ωн,ϑс) = n0(ω2) + ne (ωн—ω2). (4)

         Угол ϑс относительно оптической оси кристалла называется углом синхронизма, является функцией частот накачки и одной из возбуждаемых волн. Изменяя направление распространения накачки относительно оптической оси (поворачивая кристалл), можно плавно перестраивать частоту П. г. с. (рис. 2). Существуют и др. способы перестройки частоты П. г. с., связанные с зависимостью показателя преломления n от температуры, внешнего электрического поля и т.д.

         Для увеличения мощности П. г. с. кристалл помещают внутри открытого резонатора (См. Открытый резонатор), благодаря чему волны пробегают кристалл многократно за время действия накачки (увеличивается эффективная длина кристалла, рис. 3). Перестройка частоты такого резонаторного П. г. с. происходит небольшими скачками, определяемыми разностью частот, соответствующих продольным Модам резонатора. Плавную перестройку можно осуществить, комбинируя повороты кристалла с изменением параметров резонатора.

         Во многих странах организован промышленный выпуск П. г. с. Источником накачки служит излучение Лазера (импульсного и непрерывного действия) или его оптических гармоник. Существующие П. г. с. перекрывают диапазон длин волн от 0,5 до 4 мкм. Разрабатываются П. г. с., перестраиваемые в области λ 10—15 мкм. Отдельные П. г. с. обеспечивают перестройку частоты в пределах 10% от ωн. Уникальные характеристики П. г. с. (когерентность излучения, узость спектральных линий, высокая мощность, плавная перестройка частоты) превращают его в один из основных приборов для спектроскопических исследований (активная спектроскопия и др.), а также позволяют использовать его для избирательного воздействия на вещество, в частности на биологические объекты.

         Лит.: Ахманов С. А., Хохлов Р. В., Параметрические усилители и генераторы света, «Успехи физических наук», 1966, т. 88, в. 3, с. 439; Ярив А., Квантовая электроника и нелинейная оптика, пер. с англ., М., 1973.

         А. П. Сухоруков.

        

        Рис. 1. Зависимость показателя преломления n от частоты волны ω при нормальной дисперсии.

        

        Рис. 2. а — условие синхронизма в нелинейном кристалле; ϑ — угол между оптической осью кристалла и лучом накачки; ϑс — направление синхронизма; б — изменение длины волнового вектора kн необыкновенной волны накачки и обыкновенных генерируемых волн k1 и k2 при повороте кристалла; в — зависимость частот ω1 и ω2 генерируемых волн от ϑ.

        

        Рис. 3. Нелинейный кристалл, помещенный в оптический резонатор; З1 и З2 — зеркала, образующие резонатор.

slovar.wikireading.ru

Генератор света на кремнии — телевизор в миниатюре |

Кремний, на базе которого строятся современные полупроводниковые приборы, и в том числе — интегральные схемы (ИС), интенсивно поглощает свет в оптическом диапазоне, что, к слову, легло в свое время в основу сенсоров изображения Foveon X3.

При определенных условиях кремний может свет излучать — это происходит на переходе между двумя полупроводящими областями с разными типами носителя заряд и используется в светодиодах и светодиодных лазерах.

 

Для того, чтобы обеспечить генерацию света в удобном для использования диапазоне или увеличить мощность излучения, ряд исследователей ведет напряженную работу в направлении изменения свойств запрещенной зоны (характерной только для полупроводников) и применения квантовых точек — наноразмерных пространственных неоднородностей. Однако, Applied Plasmonics для генерации света предлагает использовать в корне иной подход: сфокусированный пучок электронов и массив наноантенн, что, по словам разработчиков, позволяет генерировать свет произвольной длины волны, а это может быть незаменимо в ряде научных и коммерческих применений — например, такой источник света можно использовать для передачи частотно-модулированного оптического сигнала.Свой подход Applied Plasmonics называет «распространением плазмонных волн»: пучок электронов распространяется вдоль поверхности кремниевого кристалла, ускоряемый создаваемым массивом наноэлектродов полем. Электроды питаются высоким напряжением, кроме того, на поверхности находятся наноантенны с подобранными длиной и высотой (но сообщается, что созданы они с помощью стандартных литографических методов). Когда пучок электронов проходит над такой антенной, на её поверхности создается плазма, способная излучать фотоны.

Пожалуй, наиболее эффектно новую разработку можно сравнить с электронно-лучевой трубкой: роль материала, в котором распространяются электроны, играет кристаллический кремний (причем без каких-либо легирующих добавок), роль системы катод-анод — ускоряющие наноэлектроды, между которыми прикладывается разность потенциалов около 20 кВ. Наноантенны в такой схеме можно сравнить с серией отклоняющих/управляющих электродов.

Придавая различную форму наноантеннам, можно добиться свечения символов (по аналогии с вакуумными символьными дисплеями) или отдельных точек, которые можно использовать для оптической связи двух близлежащих кремниевых чипов. Направляя электронный пучок по одному или другому пути, можно генерировать свет разной длины волны. Также можно добиться излучения света, по спектральным характеристикам идентичного солнечному, а эффективность излучения будет определяться эффективностью взаимодействия электронных пучков с наноантенными. Да и сами электронные пучки можно использовать для чего-нибудь полезного, но для чего именно — над этим разработчики Applied Plasmonics пока не думали. В общем-то, им, наверное, было и не до того.

Наноантенны создаются на основе единичного металлического слоя (серебра), периодичность определяет длину волны генерируемых фотонов. Высота антенн составляет 100 нм, период — от 155 до 250 нм (могут создаваться литографическими инструментами, предназначенными для 90-нм и 65-нм производства). Длина каждой антенны — от 60 до 180 нм, толщина — 30 нм. Длина массива достигает нескольких микрон, ускоряющих электродов — достаточно двух.

Возможно создание нескольких массивов наноантенн, «настроенных» на разные длины волн, на одной подложке. Роль подложки могут выполнять любые кремниевые кристаллы, в том числе КМОП ИС высокой степени интеграции, которым, таким образом, предоставляется дополнительная плоскость для размещения оптических портов ввода/вывода.

Как сообщает источник, что эксперимент Applied Plasmonics был повторен в Университете штата Флорида, где подтвердилось излучение света и возможность управления длиной волны.

IXBT.com

 

Запись опубликована on 16.05.2006 at 18:54 и находится в категории Наука и техника. Вы можете читать комментарии, используя RSS-ленту. Обсуждение и трекбек закрыты.

romantiki.ru

Что такое «Параметрический Генератор Света»? Значение слова, определение и толкование термина

источник когерентного оптич. излучения, в к-ром энергия мощной световой волны фиксированной частоты преобразуется в излучение более низкой частоты. Процесс преобразования осуществляется в нелинейной среде (в среде с нелинейной поляризацией) и имеет много общего с параметрич. возбуждением колебаний радиодиапазона. Параметрич. возбуждение в радиодиапазоне происходит в колебат. контуре при модуляции его параметров, обычно ёмкости. Периодич. изменение ёмкости с частотой накачки wн приводит к возбуждению в контуре колебаний с частотой wн/2 (см. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И УСИЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КОЛЕБАНИИ). Аналогично могут возбуждаться и световые колебания. Однако в этом случае параметрич. явления носят волн. характер и происходят не в контуре с нелинейным конденсатором, а в нелинейной среде. Последнюю можно представить в виде цепочки колебат. контуров с ёмкостью, модулированной бегущей световой волной. Световая волна большой интенсивности частоты wн (волна накачки), распространяясь в среде с квадратичной нелинейностью, модулирует её диэлектрическую проницаемость e (см. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА). Если электрич. поле волны накачки

Eн=Eноsin(wнt-kr+jно),

где k — волновой вектор, jно — нач. фаза; r — пространств. координата точки, то e среды также изменяется по закону бегущей волны:

e=e0(1+msin(wнt-kнr+jно)).

Здесь m=4pcЕно/e0 — глубина модуляции диэлектрич. проницаемости, X — нелинейная диэлектрич. восприимчивость, характеризующая нелинейные св-ва среды, e0 — диэлектрич. проницаемость среды без накачки. В каждой точке среды, куда приходит волна накачки, возбуждаются световые колебания с частотами w1 и w2, связанные с wн соотношением: wн=w1+w2 (аналогично параметрич. возбуждению колебаний радиочастоты в двухконтурной системе). Волна накачки отдаёт им свою энергию наиболее эффективно, если во всей области вз-ствия волн между фазами волн сохраняется соотношение:

yн(r)=j1(r)+j2(r). (1)

Т. к. в бегущих волнах фазы изменяются в пр-ве по закону y(r)=-kr+j0, то из (1) следует т. н. условие фазового (или волнового) синхронизма:

kн=k1+k2. (2) Соотношение (2) означает, что волн. векторы волны накачки kн и возбуждаемых волн k1 и k2 образуют треугольник, причём kн?k1+k2. Равенство соответствует распространению волн в одном направлении.

При фазовом синхронизме амплитуды возбуждаемых волн по мере их распространения в глубь среды непрерывно увеличиваются:

E=E0exp(((m/2)?(k1k2)-d)x), (3)

где б — коэфф. затухания волны в обычной (линейной) среде, х — расстояние, проходимое световой волной в среде. Параметрич. возбуждение света происходит, если поле накачки превышает порог: (d/px)?(k1k2). Условие синхронизма (2) выполняется, если показатели преломления nн, n1 и n2 среды для частот wн, w1 и w2 удовлетворяют неравенству:

(nн-n1)w1+(nн-n2)w2?0. (4) В среде с норм. дисперсией, когда n увеличивается с ростом частоты w, параметрич. генерация света неосуществима, Т. К. nн>n1 и nн>n2.

Для выполнения условия синхронизма необходимо, чтобы среда обладала аномальной дисперсией — полной: nн

Такой средой могут служить анизотропные кристаллы, в к-рых могут распространяться два типа волн — обыкновенная о и необыкновенная в (см. КРИСТАЛЛООПТИКА, ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ).

Рис. 1. Зависимость показателя преломления для обыкновенной n° и необыкновенной n волн в одноосном кристалле от частоты со в случае полной (о) и частичной (б) аномальной дисперсии.

Условие фазового синхронизма может быть осуществлено, если использовать зависимость показателя преломления необыкновенной волны nе в кристалле не только от частоты, но и от направления распространения. Напр., в одноосном отрицат. кристалле показатель преломления обыкновенной волны n° больше пе (волны накачки), зависящего от направления и распространения относительно оптич. оси кристалла. Если волн. векторы параллельны друг другу, то условию фазового синхронизма соответствует определ. направление в кристалле, вдоль к-рого:

Рис. 2. а — условие синхронизма в нелинейном кристалле, qс — угол синхронизма; б — изменение длин волн. векторов необыкновенной волны накачки kн и обыкновенных волн k1 и k2 при повороте кристалла; в — зависимость частот (w1 и w2, для к-рых выполняется условие синхронизма, от q.

Угол qс между этим направлением и оптич. осью кристалла наз. углом синхронизма. Он зависит от частот накачки wн и одной из возбуждаемых волн w1 или w2. Изменяя угол q между направлением распространения волны накачки и оптич. осью кристалла, т. е. поворачивая кристалл, можно перестраивать частоту П. г. с. (рис. 2). Существуют и др. способы перестройки частоты П. г. с., связанные с зависимостью n от темп-ры, внеш. электрич. поля и т. д.

Нарастание амплитуд синхронно возбуждаемых волн с расстоянием по экспоненциальному закону (3) происходит в П. г. с. бегущей волны. Однако в таких П. г. с. достаточно большую мощность излучения на перестраиваемых частотах можно получить в очень протяжённых кристаллах диаметром порядка десятков или сотен см. Для увеличения мощности П. г. с. нелинейный кристалл помещают внутри оптического резонатора, благодаря чему волны пробегают кристалл многократно, т. е. за время действия импульса накачки увеличивается эфф. длина кристалла (рис. 3). В процессе возбуждения световых колебаний в резонаторном П. г. с. их амплитуды нарастают во времени до тех пор, пока от волны накачки не будет забираться значит. доля энергии. Перестройка частоты резонаторного П. г. с. происходит небольшими скачками, определяемыми разностью частот, соответствующих продольным модам резонатора.

Рис. 3. Схема резонаторного параметрич. генератора света: З1 и З2 — зеркала, образующие резонатор для обеих генерируемых волн или для одной из них.

Плавную перестройку частоты можно осуществить, комбинируя повороты кристалла, его нагрев, воздействие внеш. электрич. поля с изменением параметров резонатора. Существуют однорезонаторные схемы П. г. с., в к-рых резонатор имеется только для одной из возбуждаемых световых волн, и двухрезонаторные схемы П. г. с., где есть резонаторы для обеих возбуждаемых волн.

П. г. с. предложен в 1962 С. А. Ахмановым и Р. В. Хохловым. В 1965 созданы первые П. г. с. Джорджмейном и Миллером (США) и несколько позднее Ахматовым и Хохловым с сотрудниками. Источником накачки в П. г. с. служит лазер. Особое значение П. г. с. имеют для ИК области спектра. П. г. с. работают в диапазонах длин волн 1,45—4,2 мкм, 8—10 мкм и 16 мкм. П. г. с. обеспечивают перестройку частоты в пределах 10—20%. Уникальные хар-ки П. г. с.: когерентность излучения, узость спектр. линий, высокая мощность, плавная перестройка частоты — делают его одним из осн. приборов нелинейной спектроскопии (активная спектроскопия и др.), а также позволяют использовать его для селективного воздействия на в-во, в частности на биол. объекты.

Параметрический Генератор Света в других словарях

• (па-раметрич. лазер), генератор когерентного оптич. излучения, в к-ром энергия мощной световой волны фиксиров. частоты преобразуется в излуч

См. также

• САМОСТЯГИВАЮЩИЙСЯ РАЗРЯД        то же, что (см. КОНТРАГИРОВАННИЙ РАЗРЯД).

• (отангио... и ...логия), разделы анатомии и клинич. медицины, изучающие кровеносные и лимфатич. сосуды и их заболевания.

• (франц. trillion), тысяча миллиардов, число, изображаемое в десятичной записи единицей с 12 нулями, т.е. число 1012; в нек-рых странах Т. - число 1018.

natural.slovaria.ru

Генераторы света параметрически - Энциклопедия по машиностроению XXL

Параметрические генераторы света Параметрические преобразователи в ИК диапазон  [c.241]

Гауссова форма линии излучения 71 Генераторы света параметрические 338  [c.348]

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ГЕНЕРАТОРЫ СВЕТА  [c.407]

Принцип действия перестраиваемого параметрического генератора света. Общий принцип действия параметрического генератора света заключается в передаче энергии мощной световой волны, так называемой волны накачки (о) ), слабым волнам на частотах и Ша, удовлетворяющим соотношению  [c.407]

Изменение ориентации кристалла (или его температуры, или наложение на кристалл постоянного электрического поля) приводит к смещению частот, для которых выполняется условие синфазности в направлении максимальной добротности, перпендикулярном зеркалам, и в результате частоты генерируемого излучения СО1, з изменятся. Таким образом, параметрические генераторы света позволяют получать мощное когерентное излучение с плавной перестройкой его частоты.  [c.853]

Баланс энергии в некоторых нелинейных взаимодействиях такой, что энергия передается от интенсивной волны (волна накачки) волнам двух более низких частот. Если такая накачка настолько интенсивна, что она способна скомпенсировать потери, то нет необходимости подавать эти два низкочастотных сигнала извне, поскольку они могут возникнуть внутри среды, нарастая от уровня щумов. Таким образом можно получить перестраиваемый источник, называемый параметрическим генератором света.  [c.306]

В параметрическом генераторе света предусматривают возможность плавного изменения выделенных частот oi и со 2= ш—, что позволяет плавно перестраивать частоту генерируемых световых волн. Это осуществляется с помощью устройства, позволяющего последовательно подстраивать под направление оси  [c.237]

Существуют разные оптические схемы параметрических генераторов света. Одна из них показана на рис. 9.13, а. Оба зеркала резонатора (/ и 2) прозрачны на частоте накачки W. Для более низких частот зеркало 1 является полностью отражающим, а зеркало 2 характеризуется некоторым коэффициентом пропускания. Существуют параметрические генераторы света, где генерируется только одна световая волна, например волна на частоте Wi. Чтобы  [c.237]

Нелинейные оптические явления в кристаллах позволяют осуществлять преобразования излучения заданной частоты в излучение с частотой, которую можно перестраивать в определенном диапазоне. Принцип действия такого рода преобразователей частоты, получивших название параметрических генераторов света, заключается в следующем.  [c.77]

Другим методом перестройки частоты в параметрических генераторах света является изменение температуры кристалла при неизменном его положении. Такого рода перестройка возможна при использовании кристаллов, у которых волновые поверхности для обыкновенного и необыкновенного лучей деформируются при изменении их температуры.  [c.78]

В том же году запущен параметрический генератор света, в к-ром взаимодействие волн на квадратичной нелинейности используется для генерации когерентного излучения, плавно перестраиваемого по частоте в широком диапазоне.  [c.293]

Параметрические генераторы света дозволяют эффективно преобразовывать излучение с фиксиров. частотой (О в две перестраиваемые по частоте волны с частотами () и соа, удовлетворяющими соотношению й) -Ь 3 — ш. Они являются перспективными источниками мощного перестраиваемого когерентного излучения ИК-диапазона > 1 мкм). Энергетич. кпд импульсных перестраиваемых параметрич. генераторов света достигает 60%.  [c.448]

Оптические характеристики некоторых нелинейных кристаллов, используемых в параметрических генераторах света  [c.540]

Параметрич. и нелинейные резонансные взаимодействия волн характерны, наир., для разл. типов воля в плазме, мощных световых волн (см. Параметрический генератор света), волн в электронных пучках и др. волновых процессов.  [c.542]

Солитонные компрессоры можно использовать для получения очень больших коэффициентов сжатия. В эксперименте [35] был продемонстрирован коэффициент сжатия 110, когда 30-пикосекунд-ные импульсы от параметрического генератора света (длина волны генерации около 1,6 мкм) были сжаты до 275 фс при распространении через световод длиной 250 м. Длина световода была близка к оптимальной, если предположить Л 28 (соответствует пиковой мощности 0,6 кВт) и учесть, что 20 км для 30-пикосекундных начальных импульсов. Наблюдаемое сжатие также находится в близком согласии с (6.4.2).  [c.168]

Вторая группа экспериментов [45] относится к преобразованию частотной модуляции импульсов в параметрических генераторах света с синхронной накачкой. Основным их итогом явилась разработка нового метода управления скоростью частотной модуляции. Экспериментально показано, что скорость изменения частоты импульсов параметрической генерации или может существенно превышать скорость изменения частоты импульсов накачки причем коэффициент преобразования величин и определяется только дисперсионными характеристиками кристалла (см. также 3.3).  [c.194]

Авторами [19] экспериментально реализовано сжатие с комбинационным преобразованием частоты импульсов в одномодовом световоде. В качестве источника использовался параметрический генератор света (ti/2=30 пс, %= 1,5—1,65 мкм). При мощности входного импульса Ро=900 Вт на выходе световода длиной 250 м формировались импульсы на стоксовой частоте длительностью 200 фс и мощностью 55 кВт (стоксов сдвиг 55 m i).  [c.207]

ПГС позволяет преобразовывать мощное излучение накачки фиксированной частоты юз в излучение меньших частот. Пропорции, в которых соз делится на соi и сог, зависят от условий синхронизма. Следовательно, их можно менять, варьируя 1,2,3, например поворотом или изменением температуры кристалла (см. [23]), а также с помощью электрооптического эффекта при приложении статического электрического поля [26]. Это дает возможность плавно перестраивать частоту ПГС. Экспериментально реализованы все три указанных способа перестройки частоты и в результате область перестройки достигает порядка нескольких тысяч обратных сантиметров. Параметрические генераторы света все более широко используются для получения когерентного перестраиваемого излучения в инфракрасном диапазоне как в импульсном, так и в непрерывном режимах [23-25].  [c.41]

Рассмотрим применение М.— Р. с. для наиб, часто встречающегося трёхчастотного взаимодействия (см. Взаимодействие световых волн, Взаимодействие волн в плазме. Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний, Параметрический генератор света. Параметрическое рассеяние). Если, напр., выполняется соотношение Юн — Юс = Юр (Юр — разностная частота), то в соответствии с (1), (2)  [c.223]

Параметрическое усиление служит физической основой для создания параметрических генераторов света. Принципиальная схема такого генератора показана на рис. 41.13. В резонатор, образованный плоскими зеркалами М.. и Мнелинейный кристалл К, вырезанный таким образом, что для волн, распространяющихся перпендикулярно зеркалам, выпoлня pт я векторные условия синфазности + А = либо к + к -- к. Для возбуждения параметрической генерации применяется излучение второй (или третьей) гармоники рубинового или неодимового  [c.852]

Параметрический генератор света. Поместив нелинейный кристалл в оптической резонатор, можно превратить параметрическое рассеяние в параметрическую генерацию света. Будем рассматривать скалярный синхронизм — когда волновые векторы (как волны накачки, так и обеих иереизлученных световых волн) направлены вдоль одной прямой эта прямая есть ось резонатора. Ориентируем нелинейный кристалл внутри резонатора таким образом, чтобы направление синхронизма для некоторой конкретной пары частот odj и — oj совпадало с осью резонатора, и введем в резонатор вдоль его оси интенсивную когерентную световую волну накачки частоты ш. Для выполнения условия синхронизма надо позаботиться о поляризации волны накачки. Возможна ситуация, когда волна накачки и одна из переизлученных волн — необыкновенные, а другая переизлученная волна — обыкновенная.  [c.236]

Диапазон воли, излучаемых К. г., ограничен радио-диапазоном со стороны длинных радиоволн и диапазоном мягкого рентг. излучения с коротковолновой стороны. Для получения более коротковолнового когерентного излучения К. г. оптич. диапазона снабжают умножителями частоты (си. Нелинейная оптика, Параметрический генератор света). Наряду С К. г., излучающими фиксированные частоты, определяемыми узкими энергетич. уровнями микрочастиц, созданы К. г., излучение к-рых может перестраиваться по частоте (лазеры, на красителях, на F-центрах и др.). Особым классом К. г. являются лазеры на вынужденных рассеяниях разл. типов (см., напр., Ко.кбина-ционный лазер) И др. К. Г.— преобразователи, в к-рых применяются разл. нелинейные эффекты, возникающие при большой илотности излучения первичных К. г.  [c.330]

Различают резонансные н нереаонансные П. к. с. В резонансных — нараметры меняются периодически, с периодом, находящимся в определённом целочисленном соотношении с периодом собств. колебаний или волн в системе. Это может приводить к эффектам раскачки поля из-за накапливающейся передачи энергии систе.ме в такт с её колебаниями (см. Параметрический резонанс). Это явление используется для усиления и генерации колебаний и волн (см. Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний, Параметрический генератор света).  [c.537]

Рис. 2. Зависимость длины волны, генерируемой параметрическим генератором света, от угла синхрениама вс (о) и температуры Т (й) при 0,266 мкш е — оо.

Поэтому именно в поле фемтосекундных импульсов впервые были реализованы предельные КПД оптического удвоителя частоты и суперлюмниесцентного параметрического генератора света.  [c.110]

С точки зрения многих практических приложений — удвоения частоты, создания параметрических генераторов света и т. п.— наибольший интерес представляют взаимодействия волн на быстрой электронной нелинейности. Для спектроскопии, напротив, интересны волновые взаимодействия с участием атомных или молекулярных резонансов. Хотя вопросы нелинейной спектроскопии выходят за рамки настояш,ей книги, в 3.7 мы обсуждаем один из ее вариантов — когерентную спектроскопию комбинационного рассеяния, где нестацио-нарность нелинейного отклика среды используется в полной мере.  [c.112]

Рассмотренный эффект служит физической основой для параметрических з силителёй света [2—6, 22, 23]. Если ввести об-ратнз ю связь — поместить нелинейную среду в резонатор, то появляется возможность создания параметрического генератора света ПГС [22—26]. Как и в любом генераторе, здесь необходимо выполнение пороговых условий, чтобы усиление Pi,2- нре-Y Ь Y  [c.40]

В рассматриваемом методе в основном применяют перестраиваемые лазеры на ограивческих красителях и параметрические генераторы света.  [c.128]

За последние несколько лет были синтезированы и достаточно подробно исследованы сегнетоэлектрические монокристаллы ниобатов и танталатов щелочноземельных металлов, обладающие высокими электрооптическими, пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и нелинейными свойствами. Физические свойства этих кристаллов обусловливают возможности их широкого применения в приборах для модуляции, отклонения и преобразования частоты лазерного излучения, а также в параметрических генераторах света. Кристаллы этого класса соединений имеют нелинейные и эпектроонтические коэффициенты, намного превышающие коэффициенты других кристаллов. Достаточно сказать, что на кристаллах ниобата бария-натрия достигнуто 100%-ное преобразование излучения с длиной волны Я = 1,06 мкм в излучение с Я = 0,53 мкм, а кристаллы твердого раствора ниобата бария-стронция имеют величину полуволнового напряжения 80 В, что в 40 раз меньше, чем у ниобата лития и танталата лития, и в 100 раз меньше, чем у широко применяемых кристаллов гидрофосфата калия.  [c.8]

Создание эффективных оптических нелинейных и акустоопти-ческих материалов для прецизионных перестраиваемых фильтров и параметрических генераторов света в диапазоне 150 нм — 25 мкм требуется для строгого исследования структуры и состава вещества и кинетики превращений (в том числе без изменения химического состава) методами спектроскопии оптического диапазона, а также для резонансного воздействия при возбуждении вращательно-колебательных переходов молекул в биофизике, химической технологии и других областях, включая процессы горения, разделения изотопов, лазерную имплозию и т. п. Не исклю-  [c.271]

mash-xxl.info

Параметрический генератор света | Советская оптика

Использование нелинейных оптических явлений в кристаллах позволяет не только преобразовать излучение лазера в излучение другой фиксированной ча­стоты (например, путем генерации второй оптической гармоники — см. выше, лекции 22, 23), но и в излучение с плавно перестраиваемой частотой. Таким образом, нелинейная оптика помогает лазерам полностью освоить оптический диапазон, давая метод генерации когерентного излучения практически на лю­бой заданной длине волны.

Принцип такого преобразования заключается в следующем. Пусть на квад­ратично-нелинейную среду, поляризация которой Р зависит от квадрата поля Е2 в соответствии с формулой

Р = хЕ + ХЕ (Д15.1)

падает мощная световая волна частоты (волна накачки)

Е„ = Ан cos(ujHt — kHz) (Д15.2)

и одновременно две слабые волны:

Ei = А cos(wi£ — kiz) и Е2 = А% cos(u>2* — k2z) (Д15.3)

с частотами и ш2, удовлетворяющими соотношению

+и2 = и>н — (Д15.4)

Тогда, в силу формулы (Д15.1), волны на частотах и ui2 становятся связан­ными. Нелинейная поляризация на частоте u>i равна

РнлМ = хАнА2 cos [wi t — (к^, — k2)z], (Д15.5)

а нелинейная поляризация на частоте uj2

Рнл(^2) = xAnAi cos [w2t — (k„ — ki)z]. (Д15.6)

Таким образом, за счет взаимодействия волн на частотах и>„ и и>2 возникает

поляризация среды и, следовательно, переизлучение света на частоте wi, а за счет взаимодействия волн на частотах и>„ и ші — переизлучение на частоте и>2- Взаимодействие волны нелинейной поляризации Р„л(^і) со световой волной частоты и>і будет максимально, если сдвиг фаз между ними будет сохраняться на достаточно больших расстояниях. Согласно (Д15.3) и (Д15.5), сдвиг фаз одинаков для любых z, если

кв-ка = к1. (Д15.7)

Аналогичные рассуждения для волны на частоте ш2 приводят к условию

К-кі=к2. (Д15.8)

Нетрудно видеть, что условия (Д15.7) и (Д15.8) совпадают. Обычно их записы­вают в виде

Рис. Д15.1. Схема параметрического генератора света. Резонатор с кристаллом KDP возбуждается мощной световой волной накачки с длиной волны А„. При достаточно большой мощности накачки в кристалле возбуждаются колебания с длинами волн Ai и Аг, зависящими от ориентации кристалла

ki + fc2 = fcH — (Д15.9)

Условие (Д15.9) так же как и условие (23.5), полученное для продесса генера­ции второй гармоники, называется условием синхронизма. Условие (23.5) мож­но рассматривать как частный случай более общего условия (Д15.9). Действи­тельно, полагая в (Д15.9) ki = fa = ui/v(u) и Лн = 2ui/v(2uj), из (Д15.9) имеем v(u>) = v(2u>).

Если условие синхронизма выполнено, то энергия волны накачки передает­ся волнам с частотами u>i и и>2, а последние усиливаются в нелинейной среде. Поэтому, если нелинейный кристалл, пронизываемый волной накачки, поме­стить в оптический резонатор, т. е. между зеркалами, отражающими световые волны на частотах ші и и>2, то при достаточно больших коэффициентах отраже­ния зеркал и большой мощности волны накачки в таком резонаторе возникает генерация на частотах и> ишг — Начальные сигналы обусловлены собственными флуктуациями, неизбежно имеющими место в кристалле.

Частоты, для которых выполняется условие синхронизма в нелинейном кристалле, как и в случае генерации оптических гармоник, определяются выбо­ром направления распространения взаимодействующих волн. Поэтому, вращая нелинейный кристалл в резонаторе, можно при постоянной частоте накачки шИ (эту волну получают обычно либо от лазера, либо от его гармоник) получать плавно перестраиваемые частоты ишг.

Таким образом, оптика получает в свое распоряжение источник когерент­ного света, длина волны которого подбирается по желанию экспериментатора. Такие генераторы работают в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. Их называют параметрическими генераторами света. Использование этого термина, хорошо известного радиофизикам, в данном случае имеет глубокое основание, так как принцип действия такого генератора аналогичен принципу параметрического возбуждения колебаний, широко применяемому в радиотех­нике.

На рис. Д15.1 приведена схема параметрического генератора света, в ко­тором при накачке с длиной волны Ая = 0,53 мкм (зеленая линия видимого диапазона, получаемая как вторая гармоника лазера на неодимовом стекле) в кристалле KDP возбуждаются колебания, перестраиваемые по частоте в ин­фракрасном диапазоне. Уже созданы параметрические генераторы света, пере­крывающие диапазон от видимого до далекого инфракрасного. Коэффициент

полезного действия этих генераторов, определяемый как отношение мощностей параметрически возбужденных колебаний к мощности накачки, достигает не­скольких процентов. При этом выходная мощность излучения составляет де­сятки и сотни киловатт.

Похожие записи :

• Эта часть книги посвящена физике взаимодействия света и вещества. В об­щих чертах это взаимодействие представляется следующим образом. Электро­магнитное поле световой волны воз ...

• Генерация второй оптической гармоники. Вынужденное комбинационное рас­сеяние света. Самофокусировка света. Лекция посвящена теории нелинейно-оптических эффектов. Рассматрива­ют ...

• Поляризованный свет. Плоскополяризованный свет, свет, поляризованный по кругу и эллипсу. Получение поляризованного света. Двойное лучепреломление в кристаллах. Призма Николя П ...

• Когерентность Временная и пространственная когерентность. Способы наблюдения интерференции света. Классические интерференционные опыты: бипризма Френеля, бизеркала Френеля, опы ...

• Цитаты из оригинальных работ Франкена, Бломбергена, Ахманова, Хохлова. Питер Франкен. Генерация второй оптической гармоники. Развитие импульсных рубиновых оптических мазеров1,2 ...

Рубрика: Физическая оптика | | Комментарии к записи Параметрический генератор света отключены

No comments yet.

RSS-лента комментариев.

К сожалению, по вашему запросу ничего не найдено.

fotooptica.ru

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА - это... Что такое ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА?

 ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ генератор СВЕТА (параметрический лазер) - генератор когерентного оптического излучения, в котором энергия мощной световой волны фиксированной частоты преобразуется в излучение более низких частот.

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

• ПАРАМЕТРИТ
• ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ

Смотреть что такое "ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА" в других словарях:

• ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА — источник когерентного оптич. излучения, в к ром энергия мощной световой волны фиксированной частоты преобразуется в излучение более низкой частоты. Процесс преобразования осуществляется в нелинейной среде (в среде с нелинейной поляризацией) и… …   Физическая энциклопедия

• параметрический генератор света — (параметрический лазер), генератор когерентного оптического излучения, в котором энергия мощной световой волны фиксированной частоты преобразуется в излучение более низких частот. * * * ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР… …   Энциклопедический словарь

• ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР СВЕТА — (па раметрич. лазер), генератор когерентного оптич. излучения, в к ром энергия мощной световой волны фиксиров. частоты преобразуется в излучение более низких частот …   Естествознание. Энциклопедический словарь

• ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНС — явление раскачки колебаний при периодич. изменении параметров тех элементов колебат. системы, в к рых сосредоточивается энергия колебаний (реактивные или энергоёмкие параметры). П. р. возможен в колебат. системах различной физ. природы. Напр., в… …   Физическая энциклопедия

• ВЫНУЖДЕННОЕ РАССЕЯНИЕ СВЕТА — рассеяние света в в ве, обусловленное изменением движения входящих в его состав микрочастиц (эл нов, атомов, молекул) под влиянием падающей световой волны очень большой интенсивности и самого рассеянного излучения. Различают: вынужденное… …   Физическая энциклопедия

• КВАНТОВЫЙ ГЕНЕРАТОР — генератор эл. магн. волн, в к ром используется явление вынужденного излучения (см. КВАНТОВАЯ ЭЛЕКТРОНИКА). К. г. радиодиапазона, так же как и квантовый усилитель, наз. мазером. Первый К. г. был создан в диапазоне СВЧ в 1955. Активной средой в нём …   Физическая энциклопедия

• ОПТИКА — (греч. optike наука о зрительных восприятиях, от optos видимый, зримый), раздел физики, в к ром изучаются оптическое излучение (свет), процессы его распространения и явления, наблюдаемые при вз ствии света и в ва. Оптич. излучение представляет… …   Физическая энциклопедия

• Нелинейная оптика —         раздел физической оптики, охватывающий исследование распространения мощных световых пучков в твёрдых телах, жидкостях и газах и их взаимодействие с веществом. С появлением Лазеров оптика получила в своё распоряжение источники когерентного …   Большая советская энциклопедия

• НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА — раздел оптики, охватывающий исследования распространения мощных световых пучков в тв. телах, жидкостях и газах и их вз ствия с в вом. Сильное световое поле изменяет оптич. хар ки среды (показатель преломления, коэфф. поглощения), к рые становятся …   Физическая энциклопедия

• ЛАЗЕР — (оптический квантовый генератор), устройство, генерирующее когерентные эл. магн. волны за счёт вынужденного испускания или вынужденного рассеяния света активной средой, находящейся в оптич. резонаторе. Слово «Л.» аббревиатура слов англ. выражения …   Физическая энциклопедия

dic.academic.ru

---

• 
  Классы защиты ip таблица
• 
  Граница балансовой принадлежности электрических сетей в частном доме
• 
  Импульсный источник питания принцип работы
• 
  Автомат в щиток
• 
  Как беспроводной звонок установить
• 
  Падение напряжения от длины в кабеле
• 
  Светильники уличные мощные
• 
  Конденсаторный асинхронный двигатель
• 
  На каких опорах используются монтерские когти для работы на высоте
• 
  Тесла генератор как сделать
• 
  Подключение узо и автоматов