Резонатора моды

Рис. 21.13, Прямоугольный резонатор (а), действующий в ТЕюа-моде. Контур электрического поля (6). Контур магнитного поля (е).

Так же как и прямоугольные резонаторы, цилиндрические поддерживают колебания как типа ТЕ р, так и типа Здесь индексы т, п и р обозначают числа полуволн соответственно в азимутальном (ф), радиальном (г) и продольном ) направлениях. Моды цилиндрического резонатора могут быть получены из рассмотренных в гл. 1 волн типа ТЕу, , и ТМ в цилиндрическом волноводе [200]. [c.142]

Рис. 15.4. Схема лазера непрерывного действия 1 — поток раствора красителя г — сферические зеркала резонатора З — выходное зеркало 4 — зеркала селектора мод Л — пьезокерамика, перемещающая зеркала 6 — эталоны Фабри — Перо 7 — призмы под углом Брюстера — свет накачки от аргонового лазера 9 — светоделительная пластинка селектора мод.

Рис. 21.14. Цилиндрический резонатор (а), действующий в ТЕои-моде. Контур электрического поля (б). Контур магнитного поля (в).

Мощность, излучаемая лазером в режиме свободной генерации, т.е. без дополнительного управления, соизмерима с мощностью лампы накачки. Более высокая мощность может быть получена в режиме модулирования добротности, при котором резонатор помещается в быстродействующий оптический затвор. После накопления достаточной энергии затвор открывается на короткое время. Для резонатора длиной 60 см длительность импульса составляет 10-20 не и при энергии 1 Дж пиковая мощность достигает 50-100 МВт. Поскольку в лазерном резонаторе возможны многомодовые колебания, для увеличения мощности используют также режим синхронизации или захвата мод, позволяющий генерировать более короткие (пикосекундные) импульсы [11]. [c.99]

Ф и г. 4.40. Прямоугольный резонатор (мода Г юг) с внутренней ЯМР-ка-тушкой для изучения двойного резонанса [89]. [c.195]

Важным свойством лазерного излучения является высокая монохроматичность, получающаяся вследствие многократного прохождения пучка света через резонатор лазера. В случае лазера с синхронизацией мод спектральная ширина может стремиться к предельному значению ширины, определяемому соотношением неопределенности (ср. со с. 51), вследствие конечной длительности импульса. Наибольшая монохроматичность излучения (порядка 1 к 10 ) обычно достигается у непрерывных лазеров. В некоторых лазерных средах может быть несколько переходов, как, например, в аргоновом ионном лазере, или действующий переход может давать широкую полосу флуоресценции, как в лазере на красителях. В этих случаях можно добиться селекции по длинам волн, заменяя пол- [c.183]

Как правило, в пределы Ауп спектральной линии активного в-ва может попадать неск. резонансных частот (резонансных мод) резонатора (рис. 3), главные из к-рых [c.562]

Например, одна из трудностей оценки уровня напряжений, обусловленных вибрацией систем в газоохлаждаемых ядерных реакторах, состоит в том, что в области сравнительно невысоких частот (50... 1500 Гц), где шум возбуждается насосами, существует множество собственных частот колебаний отдельных компонент, которые к тому же имеют достаточно сложную конфигурацию. Дополнительные трудности заключаются в возникновении связанных мод колебаний, когда колеблющийся конструктивный элемент взаимодействует с замкнутым объемом жидкости или газа, который также является резонатором. В одном из проектов газовых реакторов установлено, что колебания тепловыделяющих элементов (твэлов) возбуждаются не непосредственно потоком газа, а через воздействие со стороны опорных элементов. [c.257]

Резонатор составлен из пяти цилиндрических маховичков, соединенных торсионами —шейками малого диаметра (рис. У1.9). Возбуждение колебаний возможно на одной из пяти резонансных частот, а использование двух таких резонаторов позволяет проводить измерения на десяти частотах в диапазоне от 10 до 8,3-10 Гц. Первая мода колебаний отвечает крутильным деформациям всех пяти маховичков как единого целого, а роль торсиона исполняют верхняя и нижняя шейки. Вторая мода отвечает резонансной частоте колебаний четырех верхних маховичков, а основную часть торсиона составляет шейка, расположенная между двумя нижними маховичками. Аналогичным образом возникают последующие моды колебаний. Резонатор помещается в исследуемую среду. Объем образца равен 42 мл. Основу схемы измерений колебаний составляет оптическая система. Она состоит из двух решеток с нанесенными на них 20 штрихами на каждый мм, причем штрихи направлены параллельно оси резонатора. Вблизи верхнего зажима на резонаторе установлено зеркальце. Отраженный от него луч света попадает на фотодиод. При колебаниях из-за смещения изображения первой решетки на второй меняется фототок, прямо пропорциональный углу поворота зеркальца в диапазоне малых углов. Типичные значения рабочих амплитуд колебаний — около 1-10 град, что обеспечивает высокую степень линейности характеристик торсионов. Колебания возбуждаются вследствие взаимодействия небольшого постоянного магнита, укрепленного в верхней части резонатора, с магнитным полем, синусоидально изменяющимся во времени. Возбуждающий сигнал подается от задающего генератора со стабильностью частоты лучше, чем. 1 - 10 Л [c.137]

Конструктивно резонатор выполнен так, как это показано на рис. 2. Прямоугольный резонатор с модой колебаний Яю2 содержит в качестве модулятора два тонких стержня, расположенных параллельно оси ампулы с образцом (3), замкнутых в петлю 2). Рядом с ампулой около стержней высокочастотной моду- [c.182]

Для многих целей режим одномодовой генерации достаточен, однако в настоящее время хорошо развиты методы селекции продольных мод и осуществления режима одночастотной генерации. Суть этих методов состоит обычно в подавлении колебаний нежелательных частот. Более или менее узкий резонанс добротности резонатора, который формируется при этом с помощью помещаемых в резонатор различных селектирующих элементов (см. рис. 5.1 г), можно перестраивать по спектру в пределах полосы усиления активной среды, так что в принципе появляется возможность плавной перестройки частоты излучения лазера. [c.167]

Для осуществления селекции мод, получения спектрально-узкой линии генерации ЛОС и ее перестройки было предложено множество методов, из которых наибольшее распространение получили селекция и перестройка с помощью дифракционной решетки, призмы, эталона Фабри — Перо и интерференционных фильтров. С помощью какого-либо одного из этих селекторов обычно не удается осуществить режим генерации на нескольких или на единственной продольной моде. Однако комбинации нескольких однотипных или различных селективных элементов в резонаторах (см. рис. 5.1) с тщательной механической и температурной стабилизацией позволяют получить узкие и стабильные (а при соответствующей синхронизации работы селекторов перестраиваемые) по частоте линии генерации. [c.192]

Очень большой интерес представляют ЛОС с синхронизацией мод, работающие в непрерывном режиме. Такие ЛОС испускают непрерывный цуг ультракоротких импульсов, частота следования которых задается оптической длиной резонатора, причем длина волны излучения может перестраиваться в широком диапазоне спектра без срыва синхронизации мод [137]. [c.194]

Спектр излучения лазеров определяется числом генерируемых типов колебаний (мод) и шириной линии излучения каждого из них. В зависимости от свойств активной среды, резонатора и режима работы лазера число мод может колебаться от единицы до нескольких тысяч. Для спектроскопии основное значение имеет так называемый одночастотный режим генерации. Обычно этот режим достигается при малом превышении усиления в активной среде над потерями и с помощью специальных резонаторов, в которых потери па всех типах колебаний значительны, а на желательном типе колебаний малы, что приводит к селекции мод. В одночастотном режиме ширина линии излучения лазера, как правило, обусловлена техническими причинами изменением коэффициента преломления среды, изменением расстояния между зеркалами из-за вибраций, акустическими помехами и т. д. В лучших по стабильности газовых лазерах ширина линии Ак может иметь величину 10 гц Ак/к 10-11). [c.374]

Объемный резонатор является неотъемлемой частью почти всех ЭПР-спектрометров. В настоящей г.паве подробно излагается теория резонаторов, их конструкция и применение. Объемные резонаторы используются также в СВЧ-спектрометрах вместо обычной волноводной ячейки [182, 187, 17, 50, 51]. J3 [167, 168] рассмотрена связь спиновой системы с модой резонатора. [c.131]

СВЧ-резонатор представляет собой коробку, изготовленную из металла с высокой проводимостью, размеры которой сравнимы с длиной волны. При резонансе объемный резонатор может поддерживать СВЧ-колебания, которые в результате наложения колебаний, многократно отраженных от стенок резонатора, образуют интерференционную картину (стоячую волну). Каждый данный резонатор с его размерами и формой может поддерживать колебания с несколькими различными конфигурациями стоячих волн, называемых модами. Они будут рассмотрены в следующих параграфах. Моды прямоугольных и цилиндрических объемных резонаторов могут быть получены из волноводных мод, рассмотренных в гл. 1. [c.133]

Так, например, в цилиндрическом резонаторе со свинцовым покрытием (частота 2856 Мгц, мода ) при температуре 1,75° К наблюдали Q порядка 2-10 [201]. [c.136]

В [96] исследовано прохождение электронных спинов через литиевый образец толщиной 30 мк были использованы два проходных прямоугольных резонатора с модой включенных последовательно. Прошедший и отраженный сигналы ЭПР значительно различались, что было приписано диффузии спинов. [c.136]

В прямоугольных резонаторах могут существовать как моды ТЕ пр, так и моды ТМ пр- Индексы т, п ж р суть числа стоячих полуволн соответственно в направлениях х, у ж z (фиг. 4.3). Эти [c.137]

На фиг. 4.3 представлена структура электрических и магнитных полей для моды Г ю2, а на фиг. 4.4— распределение токов в стенках резонатора. Линии электрического поля начинаются [c.140]

Ф II г. 4.5. Ампула с ЭПР-образцом в прямоугольном резонаторе с модой [c.141]

Фиг. 4.41. Прямоугольный резонатор (мода УА ю ) с внешней ЯМР-катуш-

Бионди и Браун [5] обнаружили, что, пользуясь схемой, показанной на рис. V.3, и возбуждая в резонаторе моду ТМою< можно измерять весьма малые концентрации электронов. Для этой поперечной магнитной моды электрическое поле имеет только z-составляю-щую (параллельную оси резонатора) = E J 2,4 г/Rq), где J — функция Бесселя нулевого порядка, причем Jo(2,4) — 0. Магнитное поле в этом случае имеет только азимутальную составляющую-и вследствие этого петля связи, показанная на рис. V.3, ориентируется должным образом для возбуждения именно этой моды. Поскольку напряженность электрического поля велика вблизи оси резонатора, т. е. в месте расположения плазмы, эту моду следует использовать для измерения малых концентраций электронов. В случае моды напряженность электрического поля = [c.78]

Рис 3 Спектра 1ьиая линия активной среды лазера и моды (резонансные частоты) оптич резонатора [c.562]

Генерация лазерного излучения считается примером временной С. Лазер непрерывного действия-сильно неравновесная открытая система, образованная возбужденными частицами (атомами, молекулами) и модами электромагн. поля в резонаторе. Неравновесность этой системы поддерживается непрерывным притоком энергии от виеш. некогерентного источника (накачкой). При малых интенсивностях накачки излучение системы состоит из не сфазированных между собой цугов волн. С повышением интенсивности накачки вплоть до нек-рой пороговой величины излучение системы становится когерентным, т.е. представляет собой непрерывный волновой цуг, в к-ром фазы волн жестко скоррелированы на макроскопич. расстояниях от излучателя. Этот переход к генерации когерентных колебаний можно интерпретировать как С. [c.291]

Резонаторы могут быть различных размеров и форм. Наиболее употребительны ТЕюг —прямоугольный резонатор, применяющийся при исследовании больших и особенно жидких образцов (рис. 21.13), ТЕои— цилиндрический резонатор, пригодный для исследования газообразных систем и жидкостей в капиллярах (рис. 21.14). Резонаторы классифицируются по конфигурации распределения СВЧ-поля или по электрической ТЕ , т, п-моде. Индексы I, т, п представляют собой целые числа, характеризующие конфигурацию поля по числу периодичности в Е (электрическом) и [c.352]

Результаты исследования нефтей и остатков во многом зависят от характеристик резонатора. На его добротность и частотные характеристики влияет диэлектрическая проницаемость и проводимость образца. На эти показатели большое влияние оказывают вода и соли, которые могут црисутствовать в нефти. В присутствии воды возрастают диэлектрические потери, нарушается точность настройки и ухудшается добротность резонатора. Соли, растворенные в воде, обладают значительной проводимостью, что определяет большое рассеяние СВЧ - энер-гаи образцом, содержащим такие растворы. От этого увеличивается нахрузка на клистрон, разохревается корпус резонатора, что ведёт к нарушению стабильности частотных характеристик во времени. Применение цилиндрических резонаторов, обладащих более высокими добротностью и чувствительностью, ведёт к геометрическим затруднениям и, как их следствие, к увеличению габаритов и стоимости магнита. Ддя исследования нефтей наиболее приемлемы резонаторы прямоугольные, с модой 3 2. [c.72]

Резонаторы в виде тонких круглых дисков часто используют при колебаниях на основной частоте толщинного резонанса. Однако специфика отражения упругих волн от свободной границы обусловливает появление большого числа резонансов вблизи основного толщинного. Поэтому затруднительно получить моночастотные излучатели и приемники ультразвука, работающие на толщинных модах. Распределение колебаний по сечению пьезопластины, к обкладкам которой приложено переменное электрическое напряжение с частотой толщинного резонанса, является сильно неоднородным. [c.78]

В работе [44] представлена схема типичной экспериментальной установки. На этой схеме показано, что в резонатор ЭПР-спектрометра (мода ТЕюг) можно поместить кварцевую реакционную трубку с внешним диаметром И мм. Эффективная длина пробы внутри трубки порядка 2 см. Установка более современного типа [56] (рис. 4.3) имеет цилиндрический ТЕоц-резонатор, который можно использовать для изучения как магнитных, так и электрических дипольных переходов и в который можно вставлять трубку с внутренним диаметром 15 мм. Эффекты насыщения, приводящие к неравновесным распределениям по уровням энергии (и соответственно к уширению линий) при мощности микроволнового излучения вплоть до 100 мВт и давлениях порядка мм рт. ст., оказываются несущественными для атомов и молекул кислорода [44]. Однако в случае выделения в исходных молекулярных газах линий атомов N или Н [c.310]

Применение оптических резонаторов, как правило, необходимо для осуществления эффективной генерации излучения с контролируемыми параметрами. Но для активной среды с достаточно высокими Кус или достаточно протяженной возбужденной зоной возможен и безрезонаторный однопроходовый (так называемый сверх-, или суперлюминесцентный) режим генерации. Оптический резонатор (чаще всего двухзеркальный типа интерферометра Фабри — Перо) играет очень важную роль в формировании спектра генерируемого излучения, определяемого в первую очередь, конечно, люминесцентными характеристиками активной среды. Пороговое условие генерации может быть выполнено не только для частоты максимума линии (полосы) активной среды, где усиление максимально, но и для более или менее широкой полосы частот вблизи него. Однако наличие оптического резонатора обусловливает генерацию излучения не в сплошной полосе частот, а лишь на некоторых дискретных частотах в пределах этой полосы — частотах собственных колебаний, или модах резонатора. Существует определенное число и типы разрешенных параметрами резонатора (т. е. обладающих наименьшими потерями) таких собст- [c.166]

Полуширина спектров флуоресценции сложных органических соединений имеет значения порядка 50—100 нм. Поэтому, если попадающие в полосу усиления (флуоресценции) и изменяющиеся по спектру потери (наведенное поглощение, поглощение продуктов возможных фотохимических реакций и др.) малы, генерация в многомодовом режиме будет происходить ма частотах в более или менее широком диапазоне (обычно 5—15 нм) вблизи максимума полосы усиления. Ширина полосы генерации определяется формой полосы усиления, остротой ее максимума, уровнем акач-ки, свойствами резонатора и может достигать почти 60 нм [130]. В случае, когда в резонаторе ЛОС предусмотрено подавление паразитных интерференционных эффектов, полоса генерации выглядит как сплош ная, поскольку в ее пределах укладывается очень большое число поперечных и продольных мод с малыми межмо-довыми частотными интервалами. [c.192]

Среди лазеров различных типов ЛОС с их широкими полосами генерации в многомодовом режиме особенно пригодны для получения ультракоротких световых импульсов при фазовой синхронизации мод, осуществляемой путем внесения в резонатор лазера потерь, промодулированных по амплитуде с периодом, равным времени одного полного циклического пробега излучения в резонаторе. Длительность формируемых импульсов связана с числом мод излучения с синхронизованными фазами. Например, если бы удалось синхронизировать фазы всех 10 продольных мод излучения ЛОС с резонатором длиной 40 см [формула (10)], укладывающихся в полосу генерации шириной 40 нм (Л гл л 4-10 Гц) вблизи 560 нм, то можно было бы получить импульсы с длительностью 1/Дуг==2,5-10 с. Однако все моды синхронизовать пе удается. Число синхронизованных мод определяется свойствами резонатора, модулятора потерь, активной среды и в лучших случаях составляет несколько тысяч. Наименьшая длительность световых импульсов составляет сейчас 2-10" с [134]. Ультракороткие импульсы в ЛОС получены методами активной или пассивной синхронизации мод. В последнем случае в качестве модулятора потерь в резонаторе лазера обычно применяются так называемые просветляющиеся растворы, т. е. растворы органических соединений, поглощение которыми генерируемого излучения падает с ростом его интенсивности. Процесс пассивной фазовой синхронизации мод можно существенно ускорить (а значит, и улучшить), в частности, в ЛОС с ламповой накачкой [135, 136], если в отличие от обычного метода использовать в качестве пассивного модулятора раствор органического соединения, в котором под действием лазерного излучения, моды которого синхронизуются, возбуждается собственная генерация. [c.194]

В [1161 предложена простая схема АПЧ (фиг. 2.28). Частота цилиндрического опорного резонатора с модой ТЕ(щ модулируется переменным током, который протекает по проводу внутри резонатора. Резонатор помещен в поле магнита (от магнетрона) напряженностью 1000 гс. Провод вибрирует и тем самым модулирует частоту резонатора. Таким путем создается сигна.л ошибки для АПЧ. Система коррекции на фиг. 2.29 содержит балансный синхронный детектор, описапный в [9]. Эта система АПЧ удобна для [c.86]

Ф II г. 4.2. Структура электромагнитных полой в нескольких прямоугольных и цилиндрических резонаторах. а — цилиндрическая мода ТЕщ,, прямоугольная мода ТЕ г. б — цилиндрическая ТМ012. в — цилиндрическая Г о12, прямоугольная ТЕгаг- Сплошные кривые— -линии, пунктир — Н-линии. Точки и крестики — как обычно, направления полей. [c.134]

Моды TEjy j p и TMjnnp с одними и теми же индексами вырождены, поскольку они имеют одинаковые частоты. При определенных соотногаенпях размеров резонатора могут иметь место и другие случаи так называемого случайного вырождения. Чтобы увеличить частоту резонатора данного размера, необходимо уложить дополнительное число полуволн в одном или нескольких размерах. Это означает, что порядок моды должен увеличиться. Если размеры резонатора уменьшаются, а тпп волны остается прежним, то частота увеличивается. [c.138]

Знание структуры моды и распределения токов в объемных резонаторах помогает сохранять высокое Q при разработке резонаторов для специальных целей. Например, в дне прямоугольного резонатора с М0Д011 ТЕц р можно прорезать щели параллельно линиям тока (фиг. 4.4). Эти щели могут быть использованы для облучения образцов ультрафиолетом. На фиг. 4.6 продемонстрировано использование разъемного резонатора [128]. В этом случае прп сборке резонатора нет необходимости в нолучении хорошего электрического контакта вдоль зазора. [c.142]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология