Cтраница 3
Заметим, что вообще при переходе к модам более высокого порядка влияние сходящихся волн закономерно возрастает и для его устранения нужна все большая степень сглаженности края. Это нетрудно понять, если исходить из распределения поля в резонаторе с идеально сглаженным краем и ввести частично сглаженный край как возмущение, приводящее к образованию сходящейся волны. Исходное поле мод высокого порядка, как показывает анализ формулы (2.39), сравнительно велико на периферии резонатора и мало вблизи оси. [31]
Рассмотрим соединитель, подключенный к источнику. Волокно на передающей стороне соединителя может быть переполнено. Большая часть света, находящегося в модах оптической оболочки и модах высокого порядка, не будет попадать во второе волокно, хотя и присутствует в соединении. В условиях EMD свет в таких модах отсутствует, поэтому энергия заключенного в них света не будет теряться в соединении. [32]
В ненаполненном волокне свет распространяется только в модах низкого порядка. Например, лазер с узконаправленным интенсивным пучком может закачивать свет только в моды низкого порядка, движущиеся с малым количеством отражений. По мере движения часть энергии, заключенной в этих модах, перейдет в моды высокого порядка, и РРМ будет достигнуто. [33]
При высоких частотах [57] поправка, связанная с пограничным слоем, становится малой, однако возникает неуверенность, связанная с возможностью возникновения мод высокого порядка. Наличие моды высокого порядка, по-видимому, можно обнаружить по круговой диаграмме для импеданса или по резонансным пикам для случая, когда излучатель представляет собой кристалл кварца. Несмотря на детальное изучение проблемы [12, 13], пока нет возможности однозначно ответить на вопрос: какая из возможных мод высокого порядка возбуждена в высокочастотном интерферометре и каков связанный с ней вклад. По всей видимости, наличие такой моды зависит от двух факторов: во-первых, от частоты обрезания и, во-вторых, от того, колеблется ли излучатель так, что возбуждает данную моду. Если излучатель совершает идеальные поршневые колебания, то возникает только одна, так называемая нулевая мода, или плоская волна независимо от того, на какой частоте это происходит. Для высоких частот не удается получить нужной информации о характере колебаний излучателя, поскольку амплитуда слишком мала, чтобы ее можно было заметить интерференционным методом. [34]
Намного более радикальное уменьшение N без сокращения рабочего объема может быть достигнуто простым увеличением расстояния между зеркалами. Этот метод угловой селекции является самым естественным и вместе с тем весьма эффективным. Следствием является сравнительно быстрое увеличение разностей собственных значений оператора пустого резонатора, поэтому с ростом L не только исчезают из процесса генерации моды высокого порядка, но и уменьшаются Вызванные неоднородностью среды деформации низших мод. [35]
Поля мод с высокими поперечными индексами перекрывают моды более низкого порядка. При отмеченном выше фактическом равенстве потерь для мод различных индексов, равных потерям на пропускание, это приводит по мере увеличения накачки к преимущественной генерации именно мод высокого порядка. Наглядное качественное объяснение этого следует из рис. 2.10. Кривые / и 2 на нем соответствуют интенсивностям мод низшего и высшего порядков, прямая 3 - начальному распределению усиления. Если бы эти моды возбуждались одновременно с близкими интенсивностями, их суммарное взаимодействие с усиливающей средой привело бы к распределению коэффициента усиления, соответствующего кривой 4; среднее значение действующего коэффициента усиления для низшей моды оказалось бы ниже, чем для моды высокого порядка; из этого следует невозможность такого их возбуждения. [36]
Задаче динамического прилива в тесной двойной уделялось сравнительно немного внимания. Каулинг, который первым описал вынужденные колебания звезды, ограничился лишь изучением возможных резонансов самых низких - мод ( см. разд. Согласно этому автору, можно считать, что приливная деформация звезды за редкими исключениями будет мало отличаться от равновесной. Каулинг указал на следующие причины: 1) явно слабое влияние резонансного колебания на равновесную деформацию звезды и необходимость очень точного резонанса для усиления полного прилива, 2) быстрое нарушение такого точного резонанса эффектами второго порядка, которые вызываются большими горизонтальными смещениями, связанными с g - модами высоких порядков. Изучая вслед за Каулингом эти обертоны, Цан обнаружил, что для возникновения приливов с большими амплитудами на поверхности не нужен слишком уж точный резонанс с g - модой высокого порядка. Но, как указал Цан, оба результата сомнительны, поскольку они получены в изоэнтропическом приближении, которое у поверхности звезды становится очень грубым. [37]
Микроволновые объемные резонаторы были разработаны главным образом для сантиметрового диапазона волн. Увеличение длины волны X приводит к необходимости увеличивать линейные размеры резонатора; в предельном случае он сводится к обычному LC-контуру. Уменьшение же X требует и уменьшения размеров резонатора, что соответственно приведет к понижению его добротности Q. Вообще говоря, в миллиметровом диапазоне Q уменьшается обратно пропорционально квадратному корню из частоты. Для генерации коротких длин волн, скажем субмиллиметрового диапазона, уже невозможно сконструировать объемный резонатор для генерации отдельной моды низшего порядка ( например, моды ТЕ011), поскольку потребовались бы практически неосуществимые малые размеры резонатора. Поэтому приходится иметь дело с генерацией мод очень высокого порядка, причем режим одномодовой генерации оказывается принципиально недостижимым. При возрастании порядка моды частотный сдвиг между соседними модами сравнивается с шириной отдельной моды, что приводит к уменьшению селективности. Пользоваться такими резонаторами крайне неудобно, поскольку заранее не известно, на какой частоте они будут возбуждаться. Фактически же они генерируют одновременно несколько мод с почти непрерывным спектром, характеризующимся некоторой средней частотой. [38]
При отсутствии РРМ волокно называется переполненным или ненаполненным. В переполненном волокне неэффективные моды участвуют в переносе оптической энергии. Свет, переносимый этими модами, быстро затухает или теряется на небольшом расстоянии. Некоторые источники света, особенно СИД, могут переполнять волокно. Это означает, что они излучают свет в модах, перенос которых вдоль волокна неэффективен. Некоторые из этих мод существуют в оптической оболочке. Другие существуют в ядре и являются модами высокого порядка, перенос которых неэффективен. [39]