Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Прохождение невидимых тепловых лучей 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 [ 115 ] 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

Менее распространена другая вращающаяся диафрагма 2 (табл. 7.8> Она применялась в ранних системах с частотной модуляцией, когда желательно было избежать вобулирования объективом [1].

В нутационных системах с вращающимся изображением источника излучения такую же модуляционную характеристику имеет диафрагма 3 с чередующимися прозрачными и непрозрачными секторами. Когда центр окружности вращения изображения совпадает с центром диафрагмы, частота модуляции постоянна и зависит от скорости вращения изображения и числа модулирующих секторов. При появлении смещения между указанными центрами изображение прерывается у центра диафрагмы с большей частотой чем у края, поскольку ширина секторов уменьшается к центру диафрагмы.

В том случае, когда частота модуляции должна изменяться пропорционально смещению изображения источника излучения, применяют диафрагму 4 (табл. 7.8). Она разделена на восемь секторов, каждый из которых имеет одинаковое число непрозрачных полос, причем центральная полоса каждого сектора направлена вдоль радиуса. При вращении диафрагмы излучение модулируется с частотой тем большей, чем больше расстояние между изображением и центром диафрагмы, так как число модулирующих полос возрастает в направлении от центра к периферии.

Модулирующая диафрагма 5 разделена на пять концентрических зон, каждая из которых имеет различное число модулирующих элементов. Максимальное число (20) соответствует внутреннему кольцу. При вращении диафрагмы частота модуляции проходящего через нее лучистого потока является функцией радиальной координаты изображения источника излучения. Ширина кольцевых зон выбрана так, что они имеют одинаковую площадь. Затемненная часть диафрагмы обеспечивает дополнительную фазовую модуляцию.

Модуляция частоты излучения лазеров основана на использовании эффектов Зеемана и Штарка.

При наложении на активную среду магнитного поля происходит расщепление и сдвиги рабочих уровней атомов. Это явление было обнаружено Зее-маном в 1895 г. и получило название эффекта Зеемана.

Различают продольный и поперечный, нормальный и аномальный эффекты Зеемана. Продольный эффект наблюдается вдоль направления ма!--нитного поля, поперечный - в направлениях, перпендикулярных к направлению магнитного поля. При нормальном эффекте Зеемана зависимость между величиной расщепления линии излучения ДЛ и напряженностью магнитного поля Н имеет вид:

1 eTfi

ДА=±--- -Н. (7.13)

4яс§ т

Этот эффект характеризует простые (сингулетные) спектральные линии и наблюдается только в сильных магнитных полях.

В слабых магнитных полях появляется аномальный эффект Зеемана, при котором спектральные линии расщепляются по сложному закону. Например, у мультиплета (дуплета) желтой линии натрия, состоящей из двух линий, отличающихся по длине волны на 0,6 нм, при воздействии магнитного поля одна линия расщепляется на шесть, а другая - на 4 компонента.

Эффект Зеемана используют для модуляции частоты излучения лазеров. При низких частотах модуляция хорошо осуществляется однородным магнитным полем. Известен, например, способ перестройки с помощью магнитного поля частоты лазера на фтористом кальции с примесью диспрозия. К активному веществу прикладывается продольное магнитное поле, изменяющееся во времени по синусоидальному закону с амплитудой 8 мТ (80 Гс) н частотой 120 Гц. Недостатком такого способа модуляции является малая величина смещения спектральных линий даже при использовании мощных полей. Для линии с длиной волны X = 500 нм в магнитном поле с индукцией 2Т (20000 Гс) ДХ = ±0,0234 нм. Это значение ДЯ можно получить по формуле (7.13), если подставить l/(4jicg). elm = 4,674 . \Qr см-i . Гс *. Кроме



того, для создания мощных магнитных полей необходимы громоздкие устройства.

Эффект Штарка, открытый в 1931 г., заключается в изменении уровней энергии атомов, молекул и кристаллов под действием электрического поля, обнаруживаемом по сдвигу и расщеплению спектральных линий. Для получения заметного эффекта необходимо достаточно сильное электрическое поле. Теория эффекта Штарка основана на квантовой теории атомов. В электрическом поле атом приобретает дополнительную энергию, пропорциональную напряженности поля и дипольному моменту атома, в результате чего изменяются его уровни энергии.

Под действием электрического поля расщепляются не только электронные уровни атомов и молекул, но и вращательные уровни молекул, обладающих постоянным дипольным моментом. Под действием переменного электрического поля вращательные линии расщепляются периодически во времени.

Применение эффекта Штарка для модуляции когерентного излучения ограничено, так как для осуществления щирокополосной модуляции необходимы очень сильные электрические поля. Результаты исследований показывают, что в лазере на рубине при наложении электрического поля напряженностью 1,7 . 10- В/см в направлении, параллельном оптической оси рубинового стержня, сдвиг частоты получается равным 30 ГГц. Кроме того, при реализации метода модуляции, основанного на использовании эффекта Штарка, трудно создать эффективную систему накачки, так как для получения сильного СВЧ поля кристалл рубина помещают в объемный резонатор, а излучение ламп иакачки, расположенных вне резонатора, надо фокусировать на кристалл.

Частота излучения лазера зависит от собственной частоты резонатора, поэтому, изменяя параметры резонатора, можно управлять частотой излучения. Этот метод модуляции можно реализовать изменением геометрических размеров резонатора или его оптической длины.

При первом способе опт из внещних зеркал резонатора закрепляют на магнитострикционном стержне, на обмотку которого подают управляющее напряжение. Величина частотного сдвига, получаемого таким образом, опре-

Л/jyiaKc

деляется соотнощением Avmsko =о-J-! где Vj - частота излучения

лазера при отсутствии управляющего сигнала; / - длина резонатора; Д/мако - максимальное изменение длины резонатора за счет магнитострнк-ционного эффекта.

При втором способе внутри резонатора лазера помещают электро-оптический кристалл. В случае изменения показателя преломления кристалла изменяются оптическая длина резонатора и частота излучения.

Изменение частоты излучения генератора можно определить по формуле

где Li - геометрическая длина резонатора (расстояние между, зеркалами); La - путь, проходимый излучением через кристалл (длина кристалла); п - показатель преломления кристалла; т - целое число, определяющее возможные моды колебаний; Со - скорость света.

Изменение показателя преломления кристалла KDP рассчитывают по соотношению

А/(,) = 63/2. (7.15)

где Е - напряженность поля, приложеньгого вдоль оси, перпендикулярной оптической оси резонатора (направлению распространения излучения в кристалле).

Решая совместно уравнения (7.14) и (7.15), находим



Этот метод был реализован с кристаллами KDP и ниобата лития в видимой (0.683 мкм) и инфракрасной (1,15 мкм) областях спектра. При использовании кристалла KDP, имеющего Ц = 500 мм; и = 1,5, Гвз = 10,6 . 10- см/В, и при Li = 500 мм по формуле (7.16) получаем Av яа 10 Гц . см/В. Напряжение 100 В, приложенное в поперечном направлении к кристаллу, толщиной 2 мм, смещает частоту на 50 МГц.

Ожидаемые преимущества ниобата лития (LiNbOg) по сравнению с другими материалами заключаются в том, что можно работать с больщими частотами модуляции и меньшей необходимой СВЧ мощностью.

7.5. ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

При применении широтно-импульсной модуляции излучение модулируется переменными по времени импульсами. Достигается это воздействием на излучение диафрагм специальной формы, представленных в табл. 7.9. Диафрагма / обеспечивает переменную продолжительность импульсов пропускания в зависимости от смещения изображения источника излучения относительно центра диафрагмы. Более сложную конфигурацию имеет диафрагма 2. Она состоит из семи групп параллельных полос; в каждой группе по 25 непрозрачных и столько же прозрачных полос. Центральная полоса каждой группы расположена радиально, а остальные полосы в пределах группы параллелььы центральной полосе и по отношению к радиусам, проходящим через их середины, наклонены под последовательно возрастающим углами. Расстояние между центральными полосами соседних групп (по нейтральной линии) равно ширине группы. В промежутках между группами полос поверхность диафрагмы покрыта пленкой с коэффициентом пропускания 0,5 в рабочем диапазоне длин волн.

Когда точечное изображение источника излучения находится в нейтральной точке, оно периодически модулируется полосами; модуляционная характеристика представляет собой последовательно чередующиеся пачки импульсов с постоянной амплитудой и равными по времени длительностями пачек импульсов и пауз между ними (/] = У- При смешении изображения вверх время t-, в течение которого изображение находится на диафрагме между группами полос, увеличивается (t > t), а при смещении вниз - уменьшается (ti < 4).

Если изображение источника излучения перемещать влево или вправо относительно нейтральной точки, то изменяется фаза импульсов относительно опорных сигналов. Последние вырабатываются магнитным датчиком состоящим из инваровых штифтов, радиально расположенных на диафрагме, и неподвижно размещенных катушек с магнитопроводом, в которых индуктируется э. д. с. при прохождении около них магнитных штифтов. Поэтому рассмотренная диафрагма может осуществлять как широтно-им-пульсную, так и фазовую модуляцию. Кроме того, так как отдельные модулирующие полосы наклонены к радиусам, проходящим через их середины под последовательно возрастающими углами, каждая полоса прерывает изображение под несколько отличным углом по сравнению с соседней полосой. Когда в поле зрения попадает, например, прямой край облака, независимо от его ориентации, только одна полоса в каждой группе сможет покрыть этот край полностью; остальные полосы будут пересекать его по наклонным направлениям. Это улучшает процесс пространственной фильтрации, так как степень подавления фона прямо пропорциональна угловому отклонению полос от соответствующих радиальных линий.

Диафрагма 3 состоит из непрозрачных элементов треугольной формы, расширяющихся по направлению к центру. Изображение источника излучения, находящееся в нейтральной точке, прерывается и лучистый поток модулируется прямоугольными импульсами. При отклонениях изображения по вертикали меняется ширина импульсов, а по горизонтали - фаза импульсов. Непрозрачные элементы, равномерьго расположенные по периферии диафрагмы, необходимы для генерирования опорных фазовых сигналов. Фото-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 [ 115 ] 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95