- •1. Принцип Гюйгенса.
- •2. Гауссов пучок.
- •3. Лазерные пучки высшего порядка.
- •4. Комплексный параметр Гауссова пучка.
- •5. Алгоритм расчета системы (гауссов пучок).
- •2. Введение в теорию лазерных резонаторов.
- •3. Алгебра резонатора
- •4. Частотный спектр лазерного резонатора.
- •5. Добротность резонатора
- •6. Критерий малости дифракционных потерь.
- •7. Элементы дифракционной теории лазерных резонаторов.
- •2. Перестройка частотного спектра резонатора.
- •8. Метод эквивалентного конфокального параметра.
- •3. Основы поляризационной теории лазерных пучков.
- •1. Линейная поляризация.
- •3. Эллиптическая поляризация.
- •4. Диаграмма Пуанкаре.
- •5. Основные свойства поляризационных векторов и описываемых ими состояний поляризации лазерного луча.
- •3. Физический смысл ортогональности поляризации.
- •6. Матричное описание поляризационно-анизотропных оптических элементов
- •7. Фазовые платинки как поляризационно-анизотропные оптические элементы.
- •2. Вращающаяся четвертьволновая пластинка.
- •11. Электрооптический амплитудный модулятор.
- •12. Поляризационный эффект Фарадея.
- •2) Эффект Фарадея.
- •3) Применение эффекта Фарадея.
- •4.Поляризационные методы расчета лазерных резонаторов.
- •1. Собственные поляризации резонатора.
- •2. Физический смысл модуля и аргумента
- •3. Пример.
- •2. Одночастотная генерация.
- •5. Методы селекции частот и мод в лазерных резонаторах.
- •1. Селекция переходов (выделение требуемой длины волны)
- •2. Фильтры.
- •3. Дисперсионные элементы в резонаторе как элементы селекции длин волн.
- •4. Дифракционная решетка в резонаторе для селекции длин волн.
- •1. Селекция поперечных типов колебаний в лазерных резонаторах.
- •2. Использование призм полного внутреннего отражения (пво) для селекции поперечных мод.
- •3. Методы селекции частот (продольных типов колебаний)
- •1. Поляризационно-частотные методы селекции.
- •2. Селекция частоты в лазерах с однородным контуром усиления.
- •3. Применение внутрирезонаторных многолучевых интерферометров для селекции частот.
- •3. Методы стабилизации частоты лазерного излучения.
- •1. E(t) – поле в резонаторе.
- •2. P(t) - поляризация.
- •3. Δn(t) – инверсия населенностей.
- •2. Режим нестационарной генерации.
- •3. Режим модуляции добротности.
- •4. Режим синхронизации мод.
- •1. Уравнения для электромагнитных колебаний.
- •2. Уравнения для поляризации и инверсии населенностей.
- •1. Основные положения квантовой механики.
- •2. Дипольный момент.
- •4. Эрмитовы операторы:
- •6. Значение дипольного момента:
- •7. Инверсия.
- •8. Поляризация.
- •3. Усиление световой волны в активной среде.
- •1. Проведем анализ уравнения (1)
- •2. Проведем анализ уравнения (2)
- •3. Проведем анализ уравнения (3)
- •4. Рассмотрим уравнение инверсии для стационарного случая.
- •5. Нестационарный режим генерации (динамический режим) в резонаторе.
- •6. Приведение трехуровневой системы к двухуровневой.
2. Вращающаяся четвертьволновая пластинка.
Угол между ξ и х меняется по закону Θ=Ωt
Качественные физические рассуждения показывают, что на выходе вращающейся фазовой пластинки λ/4 будет наблюдаться линейная выходная поляризация, азимут которой связан с азимутом пластинки (со скоростью вращения пластинки).
=(
для удобства опускаем ½)=
- сумма двух круговых поляризаций с
разными частотными сдвигами.
Полученный результат можно интерпретировать следующим образом: на выходе устройства присутствуют 2 ортогональные круговые поляризации, каждая из которых имеет сдвиг +Ω и – Ω.
Применение-
в интерферометрии
11. Электрооптический амплитудный модулятор.
Рассмотрим работу электрооптического амплитудного модулятора на основании векторов и матриц.
Электрооптический кристалл – ниобат лития (LiNbO3), на его обкладки подается напряжение U, при этом кристалл превращается в электроуправляемую фазовую пластинку.
Для LiNbO3 наведенные оси располагаются под углом в 450 к полю.
Матрица в лабораторных осях (х,у):
Матрица
оптического тракта:
,
Матрица поляризационного тракта:
- составляющая по
оси у не постоянна, интенсивность зависит
от
.
=
-интенсивность
на выходе.
|
На выходе поляризация является линейной, но интенсивность меняется (на самом выходе системе, не с выходом пластины)
12. Поляризационный эффект Фарадея.
(не путать оптическую активность с активной средой)
1). Естественная оптическая активность- поворот плоскости поляризации лазерного излучения при прохождении его через оптическую среду.
Θ=
,
где l,α,N-
характеристики оптической среды: l-
длина, α- некая константа для 1 молекулы,
N-
концентрация молекул.
Естественную оптическую активность дает, например, раствор сахара в воде.
Различают вещества левовращающие и правовращающие.
2) Эффект Фарадея.
Среда
помещена в магнитное поле, Θ=
,
где V-
постоянная Верде.
Поворот плоскости поляризации согласован с направлением магнитного поля по правилу правой руки.
Существенное отличие эффекта Фарадея от естественной оптической активности:
1. Естественная: если поставить зеркало, то линейная поляризация вернется в исходное состояние
2. Эффект Фарадея: при аналогичной ситуации эффект удваивается, т.к. поворот происходит по правилу правой руки.
При двойном проходе в первом случае эффект поворота плоскости поляризации компенсируется, во втором случае- удваивается.
Эффект Фарадея.
Физический механизм эффекта Фарадея заключается в том, что намагниченная среда имеет разные показатели преломления для право- и левоциркулярной поляризаций.
У линейной поляризации на выходе меняется азимут.
Среда, находящаяся в магнитном поле представляет собой поляризационно – анизотропный элемент, собственные поляризации которого круговые.
(см. ортонормированный базис, мы можем использовать в качестве базиса правокруговую и левокруговую поляризации, если нам это удобно)
Матрица, описывающая эффект Фарадея:
- матрица Фарадеевского
вращателя.
