к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Пространственная когерентность волнового поля

Пространственная когерентность волнового поля - одна из его характеристик, определяющая статистич. связь, корреляцию между параметрами поля в разных точках пространства.

Пространственная когерентность волнового поля лазерного пучка определяет статистич. связь между значениями поля не в произвольных точках пространства, а в разных точках поперечного сечения пучка. Вдоль направления распространения лазерного пучка статистич. связь определяется временной когерентностью излучения. Спонтанные шумы, возбуждение многих поперечных мод приводят к тому, что поперечная пространственная структура лазерных пучков становится случайной, а их поле излучения оказывается не полностью когерентным в пространстве. Вместе с тем масштаб поперечных корреляций лазерного излучения (поперечный радиус когерентности, радиус корреляции) значительно превосходит соответствующий масштаб нелазерных источников излучения. По величине отношения значений радиуса корреляции к радиусу пучка лазерного излучения различают два предельных случая излучения: многомодового по поперечным индексам и одномодо-вого.

Многомодовые лазерные пучки. В случае возбуждения большого числа N поперечных мод со статистически независимыми фазами пространственная статистика лазерных пучков близка к гауссовой. При этом поперечная пространственная корреляц. функция, функция взаимной когерентности, определяемая выражением

4016-12.jpg

похожа на корреляц. функцию4016-13.jpg-коррелированного излучения, дифрагированного на круглом отверстии. В выражении (1) E(r,z,t)- комплексная напряжённость элек-трич. поля, действительная часть - ReE(r,z,t), Amn - амплитуда моды с поперечными индексами т и п, 4016-14.jpg - модовая функция, 4016-15.jpg описывает распределение интенсивности моды в поперечном сечении. Направление оси z совпадает с направлением распространения лазерного пучка, двумерный вектор4016-16.jpg лежит в плоскости, перпендикулярной оси z. На рис. 1

Рис. 1. Модуль степени пространственной когерентности излучения твердотельного лазера для N поперечных мод: 1 - для N= 830; 2 - для N = 104.


4016-17.jpg

изображена нормированная корреляц. функция (1), т. е. степень П. к.

4016-18.jpg

для случая4016-19.jpg= 0 и разл. числа поперечных мод. Значение радиуса корреляции, определённого, напр., по уровню 0,5 от макс. значения |g(s,0)|, равного единице, существенно зависит от геометрии резонатора и числа поперечных мод N. Так, для многомодовых лазерных пучков, возбуждаемых в резонаторе с плоскими прямоугольными зеркалами, радиус корреляции4016-20.jpgd/N, где 2d - размер зеркала вдоль измеряемого направления. В случае сферич. резонатора с круглыми зеркалами4016-21.jpgгде а(z) - радиус низшей моды на расстоянии z от перетяжки пучка. Последняя зависимость радиуса корреляции получила эксперим. подтверждение. Кроме того, значение радиуса корреляции rкс увеличивается к краю лазерного пучка, т. е. много-модовые лазерные пучки, возбуждаемые в сферич. резонаторах, являются статистически неоднородными. Для числа мод N = 104 отношение4016-22.jpgпоэтому, если радиус пучка составляет 1-10 мм, радиус корреляции оказывается равным 10-100 мкм. При наличии неоднородностей в активной лазерной среде даже для плоского резонатора более адекватной оказывается модель сферич. резонатора.

Одномодовые лазерные пучки; предельная П. к. и стохастическое блуждание пучка. При генерации лишь осн. поперечной моды ТЕМ00 (индексы m=n=0) усиление в лазере достаточно для компенсации потерь, состоящих из потерь в среде, на излучение и дифракционных. Однако этого усиления недостаточно для компенсации потерь на высших модах, поскольку с увеличением номера поперечного индекса m и (или) n дифракц. потери растут. Спонтанное излучение усиливающей среды не только является затравкой для возбуждения осн. моды, но и поддерживает на определённом уровне интенсивность подпороговых высших мод. Вследствие излучения последних П. к. одномодовых лазерных пучков не является полной. Но в пределах ширины пучка степень П. к., напр. для излучения гелиево-неоновых лазеров, отличается от 1 не более чем на 10-4 - 10-6 (рис. 2).


Рис. 2. Зависимость 1 - |g(s,0)| в одночастотном режиме генерации лазера ЛГ-159 (l = 633 нм): точки - экспериментальные данные, кривая - теоретическая.


4016-23.jpg

Осн. влияние на предельную степень П. к. моды ТЕМ00 оказывают ближайшие подпороговые высшие моды, т. е. моды с поперечными индексами m = 0, n=1 и m = 1, n = 0. Для мод сферич. резонатора

4016-24.jpg

и значений r{0,0}, s{s,0} степень П. к.

4016-25.jpg

где

4016-26.jpg

Величина 4016-27.jpg представляет собой отношение макс. интенсивностей подпороговой моды и осн. моды:

4016-28.jpg

Здесь4016-29.jpgи u - коэф. усиления и групповая скорость на частоте 4016-30.jpg осн. моды, 4016-31.jpg- Планка постоянная, qтп - дифракц. потери на соответствующей моде, R - коэф. отражения по амплитуде выходного зеркала; N1> N2 - населённости нижнего и верхнего уровней усиливающей среды,4016-32.jpg- параметр вырождения уровня, P - мощность излучения через выходное зеркало. Из (3) видно, что значение 4016-33.jpg обратно пропорц. разности дифракц. потерь 4016-34.jpg излучаемой мощности Р, разности населённостей рабочих уровней.

Др. интерпретация следствия подпорогового возбуждения высших мод (т. е. не полной П. к.) - стохастич. блуждание центра осн. моды. Дисперсия этого блуждания

4016-35.jpg

При радиусе пучка а0= 0,3 мм значение4016-36.jpg= 0,5 мкм (рис. 2). С ростом мощности излучения величина s уменьшается как 4016-37.jpg и может быть4016-38.jpg10 нм.

С неполной П. к. можно также связать естеств. угл. расходимость 4016-39.jpg, обусловленную спонтанным излучением лазера:

4016-40.jpg

При этом дисперсия случайного блуждания

4016-41.jpg

Соотношения (5), (6) дают общую связь между неполной П. к., стохастич. блужданием и естеств. угл. расходимостью лазерного пучка. Выражения (4), (6) в совокупности с (3) можно рассматривать как некий пространственный аналог ф-лы Шавлова - Таунса для естеств. ширины линии одночастотного лазерного излучения.

Неполная П. к. одномодового лазерного пучка (или естеств. угл. расходимость, или стохастич. блуждание), обусловленная принципиально не устранимыми флук-туациями - спонтанным излучением лазера, влияет, очевидно, на разрешающую способность и информативность систем оптич. записи и считывания информации.

Литература по пространственной когерентности волнового поля

  1. Ахманов С. А., Дьяков Ю., Е., Чиркин А. С., Введение в статистическую радиофизику и оптику, М., 1981;
  2. Ахманов С. А., Чиркин А, С., Белин-ский А. В., Предельная пространственная когерентность лазерного излучения, "УФН", 1993, т, 163, № 3.

А. С. Чиркин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, в чем фокус эксперимента Майкельсона?

Эксперимент А. Майкельсона, Майкельсона - Морли - действительно является цирковым фокусом, загипнотизировавшим физиков на 120 лет.

Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.

В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.

Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 28.09.2020 - 07:37: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 07:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 07:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Пламена Паскова - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 06:32: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
28.09.2020 - 06:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Амары Ельской - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 18:27: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 13:04: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 13:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Алексеевича Гундарова - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 10:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Алекса Джонса - Alex Jones INFO-WARS - Карим_Хайдаров.
27.09.2020 - 10:32: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
26.09.2020 - 13:50: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
25.09.2020 - 21:26: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution