Cтраница 2
Обсудим ситуацию, когда на нелинейную среду справа падает сигнальная волна в когерентном состоянии гз) ( рис. 22.13), а слева - холостая волна, находящаяся в вакуумном состоянии. [16]
Закон сохранения энергии требует, чтобы v; vs vp, а, согласно закону сохранения импульса, Кр Ki Rs для соответствующих волновых векторов падающей, сигнальной и холостой волны. Этот параметрический процесс может происходить с любой молекулой кристалла, взаимодействующей с излучением. [17]
Заме - рис. 22.13. Геометрия четырехволново-тим, что комплексные амплитуды ii, v % волн накачки рассматри - го взаимодействия ваются как константы, тогда как амплитуды сигнальной и холостой волны являются медленно изменяющимися операторными функциями от ( z / V - t) и ( z / V t), соответственно. Если линейные размеры объема У велики по сравнению с длиной волны litV / uj, то основные вклады в интеграл по объему дают члены, в которых осциллирующие множители полностью погасились. [18]
Вейсс [485, 486] получил полезное усиление в электромагнитном режиме в приборе, показанном на рис. 17.9. Усилитель работает в квазивырожденном режиме, при котором один и тот же резонатор служил резонансным контуром для волны сигнала и холостой волны, частота которых была равна 4 5 Ггц. [19]
С увеличением R интенсивность одной из волн растет, а другой падает до нуля. Таким образом, наличие холостой волны в рассматриваемом взаимодействии не снижает возможности концентрации энергии в выделенном пучке: при больших Г / вся энергия накачки может быть трансформирована в единственный генерационный пучок. [20]
Но, как и раньше, волна накачки должна быть представлена одной модой. Нас интересует число сигнальных фотонов и фотонов холостой волны, излученных в единицу времени, в единичном частотном интервале и в единицу телесного угла в результате возбуждения волной накачки. За начальное состояние сигнальных фотонов и фотонов холостой волны следует выбрать вакуумное состояние. [21]
Взаимодействие сильной волны накачки с частотой соз и слабой сигнальной волны с частотой ом за счет квадратичной восприимчивости Х2 приводит к появлению в нелинейной поляризованности осцилляции на разностной частоте о2 соз - соь При выполнении векторного условия пространственного синхронизма k2 ks - ki распространяющиеся в направлении вектора k2 вторичные волны частотой со2, испускаемые во всем объеме нелинейной среды, складываются синфазно. В результате энергия сильной волны накачки частоты соз эффективно передается холостой волне с разностной частотой ( 02 со3 - coi и сигнальной волне частотой coi, вызывая ее усиление. [22]
Но, как и раньше, волна накачки должна быть представлена одной модой. Нас интересует число сигнальных фотонов и фотонов холостой волны, излученных в единицу времени, в единичном частотном интервале и в единицу телесного угла в результате возбуждения волной накачки. За начальное состояние сигнальных фотонов и фотонов холостой волны следует выбрать вакуумное состояние. [23]
Четы-рехволновое смешение в таком параметрическом усилителе приводило к генерации новой волны в голубой области ( ю4 2 ( ol - ю3), которую называют холостой. Пять различных пиков соответствуют различным комбинациям мод световода, для которых выполняется условие синхронизма. Картина в дальнем поле, наблюдаемая визуально, ясно указывает на то, что холостая волна генерируется в разных модах. [24]
Четы-рехволновое смешение в таком параметрическом усилителе приводило к генерации новой волны в голубой области ( ю4 2к1 - со3), которую называют холостой. Пять различных пиков соответствуют различным комбинациям мод световода, для которых выполняется условие синхронизма. Картина в дальнем поле, наблюдаемая визуально, ясно указывает на то, что холостая волна генерируется в разных модах. [25]
Попутные параметрические процессы обеспечивают усиление двух волн - сигнальной и рождающейся в результате взаимодействия холостой. Поэтому генераторы на их основе могут создаваться за счет введения обратной волны как по сигнальной, так и по холостой волне. Возможно использование как линейных, так и кольцевых резонаторов. [26]
Данные, представленные на рис. 4.33 и 4.34, показывают, что при больших усилениях Г / волна накачки полностью истощается, передавая свою интенсивность генерационной и холостой волнам. Интенсивность на выходе больше для той волны, в направлении которой вводится обратная связь. Различие двух систем состоит, в том, что интенсивность генерационной волны в обычном кольцевом резонаторе может существенно превысить интенсивность волны накачки за счет интерференционного эффекта. Интенсивность холостой волны при этом падает практически до нуля. [27]
Таким образом, среднее число сигнальных фотонов возрастает по экспоненциальному закону; это означает, что происходит параметрическое усиление. Коэффициент временного усиления 2 v пропорционален модулю амплитуды волны накачки. Рассмотрим сначала в формуле для этой величины последнее слагаемое, содержащее произведение сигнальной и холостой компонент. Это слагаемое исчезает в следующих случаях: если вначале вообще нет сигнальных фотонов и фотонов холостой волны; если вначале сигнальные фотоны и фотоны холостой волны, хотя и присутствуют, но одна из волн или обе волны имеют статистически неопределенную фазу. Последний случай реализуется в состояниях с фиксированным числом частиц или при хаотическом излучении ( ср. С другим предельным случаем мы встречаемся, если как сигнальная, так и холостая волны могут быть описаны глауберовским состоянием ( ср. [28]
Было найдено, что омические потери в линии передачи ограничивают полезную длину системы величиной около ( xs Р) - Ч где as и Яр - коэффициенты ослабления волн сигнала и накачки. Дальнейшее увеличение длины приводит к уменьшению усиления. Кроме того, уменьшение амплитуды волны накачки вдоль линии из-за передачи энергии приводит к насыщению сигнала. Максимальное усиление достигается в том случае, когда - вся мощность накачки преобразуется в волну сигнала и холостую волну, причем деление энергии между ними определяется соотношениями Мэнли - Роу. В сущности, происходит периодическая пространственная передача энергии между волной накачки и другими волнами. Когда сигнал возрастает, то положение первого максимума сдвигается по направлению ко входу. [29]
Таким образом, среднее число сигнальных фотонов возрастает по экспоненциальному закону; это означает, что происходит параметрическое усиление. Коэффициент временного усиления 2 v пропорционален модулю амплитуды волны накачки. Рассмотрим сначала в формуле для этой величины последнее слагаемое, содержащее произведение сигнальной и холостой компонент. Это слагаемое исчезает в следующих случаях: если вначале вообще нет сигнальных фотонов и фотонов холостой волны; если вначале сигнальные фотоны и фотоны холостой волны, хотя и присутствуют, но одна из волн или обе волны имеют статистически неопределенную фазу. Последний случай реализуется в состояниях с фиксированным числом частиц или при хаотическом излучении ( ср. С другим предельным случаем мы встречаемся, если как сигнальная, так и холостая волны могут быть описаны глауберовским состоянием ( ср. [30]