Внешнее зеркало
Cтраница 3
Дополнительный набег фазы 0, возникающий при обратном рассеянии, зависит от положения внешних зеркал М § и MQ. [31]
Поэтому все полученные выше результаты могут быть легко перенесены на случай резонатора с внешними зеркалами. [32]
Схема экспериментальной установки для резонаторной абсорбционной спектроскопии показана на фиг. Резонатор образуется внешними зеркалами, активное вещество содержится в разрядной трубке с окнами, расположенными под углом Брюстера. Имеются два прерывателя: один находится в резонаторе, превращая его то в резонансную, то в нерезонансную полость, а другой расположен после резонатора. Исследуемая спектральная линия выделяется монохроматором, входная щель которого расположена в фокусе линзы, а для уменьшения поля зрения предусмотрена диафрагма. Интенсивность сигнала на выходе из монохроматора регистрируется фотоэлектрическим приемником. [33]
По сравнению с известными конструкциями рассмотренный здесь ОКЦР обладает рядом преимуществ. Так, по отношению к ОКЦР с прямолинейными образующими ( § 2.3) исследованный резонатор обладает большей добротностью ( меньшими дифракционными потерями), гораздо менее критичен к смешению зеркал друг относительно друга. По сравнению с ОКЦР с бочкообразным внешним зеркалом ( § 2.4) настоящий вариант резонатора существенно более технологичен и прост в изготовлении. [34]
При столкновении с метастабильными молекулами азота молекулы двуокиси углерода получают строго определенную ( в отличие от возбуждения при электронном ударе) порцию энергии и поэтому число возбужденных колебательных состояний оказывается ограниченным. Из этих состояний при надлежащей настройке внешних зеркал молекулы и переходят в более спокойное состояние - электроны скачут на нижние энергетические уровни, испуская кванты далекого инфракрасного излучения. Принцип работы такого лазера напоминает, как видим, принцип лазера на смеси гелия с неоном. И конструктивно эти лазеры очень похожи. Рабочая газовая смесь заключена в толстую ( например, десятисантиметровую) стеклянную трубку длиной в несколько метров с окнами на торцах, прозрачными для рабочего излучения. Зеркала резонатора - обычно сферические, установлены вне трубки. [35]
Активные твердые вещества выполняются в виде длинных круглых ( реже - прямоугольных) стержней, торцы которых тщательно полируются и на них наносятся отражающие покрытия в виде специальных диэлектрических многослойных пленок. Плоскопараллельные торцовые стенки образуют резонатор, в котором устанавливается режим многократного отражения излучаемых колебаний ( близкий к режиму стоячих волн), способствующий усилению индуцированного излучения и обеспечивающий его когерентность. Резонатор может быть образован также и внешними зеркалами. [36]
Само по себе добавление дополнительных резонаторов не приводит к разрежению спектра. Наоборот, спектр становится гуще, так как к резонансам основного резонатора добавляются резонансы дополнительных резонаторов. Разрежение спектра или селекция мод возникает, когда имеются потери на внешних зеркалах, через которые излучение частично выводится из резонатора. В этом случае дополнительные резонаторы играют роль устройств, согласующих большую часть мод основного резонатора со свободным пространством, так что их потери существенно возрастают; лишь некоторые моды основного резонатора остаются высокодобротными. Моды дополнительных резонаторов в той части резонатора, где находится активная среда, имеют малую амплитуду и, как правило, низкодобротны, так что фактически они не возбуждаются. [37]
Хотя подходящая фильтрация фактически устраняет вышеупомянутые источники шумов, имеются две дополнительные компоненты шума из-за стимулированного излучения, которые присутствуют в прошедшем свете. Выходные шумы спонтанного излучения будут практически в 2 раза больше, чем у лазера с внешними зеркалами, поскольку в выходящем свете присутствуют все направления поляризации. Когда используется лазер с внешними зеркалами, выходное излучение частично поляризовано благодаря ослаблению при многократном прохождении через лазерную трубку той компоненты светового потока, которая хорошо отражается от брюстеровских окошек. [38]
Чтобы убедиться в надежности результатов измерений, следует провести ряд проверок. Энергию пучка нужно измерить в двух местах на разном расстоянии от лазера как с узкополосным фильтром, так и без него, чтобы выявить относительные ошибки, обусловленные светом спонтанного излучения и ламп накачки. Влияние электрических переходных процессов можно установить, закрывая пучок и повторяя калориметрические измерения. Если у лазера имеются внешние зеркала, можно вставить поглотитель между лазерным стержнем и задним зеркалом. Тогда генерация будет сорвана, а все другие источники излучения останутся. [39]
Хотя подходящая фильтрация фактически устраняет вышеупомянутые источники шумов, имеются две дополнительные компоненты шума из-за стимулированного излучения, которые присутствуют в прошедшем свете. Выходные шумы спонтанного излучения будут практически в 2 раза больше, чем у лазера с внешними зеркалами, поскольку в выходящем свете присутствуют все направления поляризации. Когда используется лазер с внешними зеркалами, выходное излучение частично поляризовано благодаря ослаблению при многократном прохождении через лазерную трубку той компоненты светового потока, которая хорошо отражается от брюстеровских окошек. [40]
Интерес представляют лазеры с ламповой накачкой. Их оптические схемы подобны схеме твердотельного лазера. Активный элемент представляет собой трубчатую кювету из прозрачного в полосе накачки материала, через который прокачивается краситель. Накачка от импульсных ксеноновых ламп, которые вместе с кюветой помещены в диффузное или зеркальное устройство, подобное головке твердотельного лазера. Резонатор образован внешними зеркалами. Схема имеет элементы перестройки по длине волны генерации. Длина когерентности этих лазеров менее 2 мм, что делает их неприменимыми непосредственно для голографической съемки. [41]
Зная расстояние до Бетельгейзе, рассчитанное по параллаксу, можно найти линейный диаметр звезды. Таким способом были измерены угловые диаметры не - скольких звезд. Все они, подобно Бетельгейзе, гиганты, во много раз превосходящие Солнце. Подавляющее большинство звезд мало отличается по своему диаметру от Солнца. Постройка интерферометра с такой базой ( расстоянием между внешними зеркалами) представляет собой крайне сложную техническую задачу. Кроме того, при большой базе наблюдения осложняются турбулентностью атмосферы, хотя на работе интерферометра это сказывается меньше, чем при наблюдении в телескоп. Изменения показателя преломления воздуха перед зеркалами влияют на разность фаз лучей и лишь смещают интерференционную картину, не сказываясь на ее видности, так что полосы остаются различимыми, если эти изменения происходят медленно. [42]
На рис. 18.25 показана схема экспериментальной установки, использованной Мельтзером и Манделем. Плазменная трубка, содержащая в качестве активной среды He: Ne-CMecb, помещалась между зеркалами MI и М % резонатора. Зеркало М % было установлено на пьезоэлектрический кристалл, что позволяло варьировать длину резонатора в пределах одной или двух длин волн. Поскольку активная среда была неоднородно уширена, можно было менять число атомов, участвующих в работе лазера и, следовательно, менять параметр усиления лазера, перестраивая резонатор. С помощью контрольного фотоумножителя и усилителя, включенных в цикл обратной связи, рабочая точка лазера в стационарном состоянии могла поддерживаться где-то между уровнями ниже и значительно выше порога. Для быстрого включения и выключения системы использовалось внешнее зеркало Мз, которое помещалось на оси лазера так, чтобы отражаемый луч был в достаточной для погашения лазера степени расфазирован по отношению к стоячей волне в резонаторе. Ячейка Поккель-са и два поляризатора, помещенные между зеркалом Мз и лазером, позволяли эффективно блокировать возвращающийся луч в течение нескольких наносекунд при помощи импульса, прикладываемого к ячейке Поккельса. [44]
Страницы: 1 2 3