Фазовое условие - генерация
Cтраница 1
 |
Схема кольцевого однонаправленного генератора с одним пучком накачки. [1] |
Фазовое условие генерации требует, чтобы хотя бы одна из добротных мод резонатора попадала в полосу усиления активной среды Да0 5 - При типичной длине резонатора /, 30 см частотный интервал между продольными модами равен Дор 2irc / L 2тг 109 с 1) приДо) 0 5 2тг с 1 для фоторефрактивного кристалла. Поэтому, казалось бы, без специальной тонкой юстировки оптической длины резонатора вероятность совпадения частот полосы усиления кристалла и одной из добротных мод, а значит и самой генерации чрезвычайно низка. В эксперименте, однако, при достаточном запасе по усилению в кристалле генерация возникает без какой-либо специальной подстройки резонатора. [2]
В чем состоит фазовое условие генерации света в ОКГ. [3]
Таким образом наблюдаемый второй максимум в зависимости G ( UJ ] соответствует выполнению фазового условия генерации низкочастотной боковой составляющей в спектре выходного сигнала ЛОВ в режиме автомодуляции. При / / / пуск 3 оказывается выполненным и амплитудное условие. Отсюда видно, что возникновение автомодуляционных режимов исторически не связано с максимумом усиления на частоте высшего вида линейной теории. [4]
 |
Пример диаграммы Боде объекта с П - регулятором. [5] |
Запас по фазе а 0 обеспечивает незатухающие колебания, так как в этом случае удовлетворяются как амплитудное, так и фазовое условия генерации. Условие о 90 соответствует границе апериодического режима. При а х 65 на переходной характеристике появляется 4 % - выброс. Этот запас по фазе для большинства практических случаев является оптимальным. [6]
Если длина полного обхода резонатора не кратна длине волны накачки, то частота генерации смещается таким образом, чтобы возникающая фазовая добавка, связанная с появлением локального отклика, могла восстановить фазовое условие генерации. [7]
Для осуществления лазерной генерации в режиме самовозбуждения необходимо, как известно, обеспечить: 1) амплитудное условие генерации, т.е. создать усиление в активной среде, достаточное для компенсации всех видов потерь; 2) фазовое условие генерации, т.е. реализовать положительную обратную связь за счет использования оптических резонаторов либо самопроизвольно записывающихся объемных фазовых решеток в нелинейной среде; 3) затравочное шумовое излучение, из которого развивается генерация. В традиционных лазерах усиление возникает в процессах вынужденного излучения в активной среде с инверсной населенностью. [8]
Интенсивность генерации при этом растет, что приводит к уменьшению / иг и, следовательно, к уменьшению нелинейного изменения фазы. Фазовое условие генерации для нового тт может быть выполнено только при большей частотной отстройке. [9]
В случае генератора с замкнутым линейным резонатором существуют три фактора, вызывающие частотное рассогласование обращенной и падающей волн. Два первых связаны с амплитудным условием генерации и отражают возможный сложный состав спектрального контура усиления, третий связан с фазовым условием генерации, которое для замкнутых резонаторов может быть выполнено не для всех произвольных частот. Рассмотрим эти факторы более детально. Если среда обладает смешанным типом нелинейного отклика, таким, что динамическая решетка рассогласована относительно интерференционной картины на угол, близкий, но не равный п / 2, то максимум контуров усиления и коэффициента отражения обращенной волны сдвигаются либо в положительную, либо в отрицательную сторону в зависимости от знака константы локальной нелинейности. Их частотное положение соответствует такой скорости движения решетки, при которой суммарный нелинейный отклик вновь становится чисто нелокальным. [10]
Остальные типы самонакачивающихся обращающих зеркал имеют незамкнутые в обычном смысле резонаторы. Фотоны генерационной волны, пройдя по резонатору один раз, в него уже не возвращаются. В стационарном режиме происходит их постоянное обновление за счет дифракции волны накачки на возникающей динамической решетке. В результате фазовое условие генерации может быть выполнено на частоте, совпадающей с частотой накачки для любой длины резонатора. [11]
Интересно, что все три группы исследователей шли к цели разными путями. Кларедонской лаборатории Оксфорда своему сотруднику: Как можно превратить ЛЕВ в генератор, частота которого перестраивается при изменении напряжения электронного потока. Дело в том, что к тому времени ЛБВ была уже весьма широкополосным усилителем, и Пирсу в лаборатории фирмы Белл удалось создать стабильные к самовозбуждению лампы. Было также известно, что если охватить ЛБВ цепью внешней обратной связи, напрямую соединив кабелем вход с выходом, то лампа будет генерировать на дискретных частотах. Для самовозбуждения необходимо, чтобы ЛБВ обеспечивала достаточно высокий коэффициент усиления ( усиление должно превышать потери) и чтобы вдоль всей цепи, включающей лампу и кабель обратной связи, укладывалось целое число длин волн. Из-за того, что спираль - слабодисперсная замедляющая система, при слабом изменении ускоряющего напряжения электронов ( скорости потока w0) частота генерации может меняться мало, поскольку вдоль полной цепи по-прежнему должно укладываться целое число длин волн. При большем изменении напряжения для выполнения фазовых условий генерации должен быть скачок частоты, конечно, если усиление превышает потери. Какой же путь выбирает Компфнер. [12]
Интересно, что все три группы исследователей шли к цели разными путями. Сам Компфнер считает, что для него работа над генератором обратной волны началась с вопроса, который он задал в 1945 г. в Кларедонской лаборатории Оксфорда своему сотруднику: Как можно превратить ЛБВ в генератор, частота которого перестраивается при изменении напряжения электронного потока. Дело в том, что к тому времени ЛБВ была уже весьма широкополосным усилителем, и Пирсу в лаборатории фирмы Белл удалось создать стабильные к самовозбуждению лампы. Было также известно, что если охватить ЛБВ цепью внешней обратной связи, напрямую соединив кабелем вход с выходом, то лампа будет генерировать на дискретных частотах. Для самовозбуждения необходимо, как мы уже отмечали, чтобы ЛБВ обеспечивала достаточно высокий коэффициент усиления ( усиление должно превышать потери) и чтобы вдоль всей цепи, включающей лампу и кабель обратной связи, укладывалось целое число длин волн. Из-за того, что спираль - слабодисперсная замедляющая система, при слабом изменении ускоряющего напряжения электронов ( скорости потока VQ) частота генерации может меняться мало, поскольку вдоль полной цепи по-прежнему должно укладываться целое число длин волн. При большем изменении напряжения для выполнения фазовых условий генерации должен быть скачок частоты, конечно, если усиление превышает потери. Какой же путь выбирает Компфнер. В течение 1945 1946 гг. Компфнер подробно изучил процессы в петлеобразном волноводе ( рис. 9.5, 12.2), которые мы уже неоднократно обсуждали. [13]
Страницы: 1