Экcпериментальное исследование приема рассеянного когерентного излучения с помощью оптических усилителей

• Автор: Ескин, Николай Иванович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 c. : ил

ГЛАВА I. РАССЕЯННОЕ ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И МЕТОДЫ

ЕГО РЕГИСТРАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1. Введение

1.2. Рассеянное лазерное излучение

1.3. Прямой прием и оптическое гетеродинирование

1.4. Оптические квантовые усилители

в приемных системах

1.4.1. Однопроходный оптический

квантовый усилитель (ОКУ)

1.4.2. Регенеративный оптический

квантовый усилитель (РОКУ)

1.4.3. Усилитель с нерезонансной
обратной связью (УН)
1.5. Цель работы
Глава II. ОДНОПРОХОДНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ КВАНТОВЫЙ
УСИЛИТЕЛЬ (ОКУ) ПРИ ПРИЕМЕ РАССЕЯННОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Рассеянное излучение в ОКУ
2.2. Экспериментальное исследование
эффекта каналирования
2.3. Усиление рассеянного излучения (эксперимент)
2.4. Краткие выводы к главе П
Глава III. ПРИЕМ РАССЕЯННОГО КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
С ПОМОЩЬЮ РЕГЕНЕРАТИВНОГО ОПТИЧЕСКОГО КВАНТОВОГО УСИЛИТЕЛЯ (РОКУ)

3.1. Эффективность согласования рассеянного
поля с РОКУ
3.2. Оптимизация настройки приемной системы
3.3. Экспериментальное исследование приема пространственно случайного поля с помощью РОКУ
3.4. Флуктуации выходного сигнала
3.5. Основные результаты главы Ш
ГЛАВА ЗУ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ
С НЕРЕЗОНАНСНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ (УН)
4.1. Выбор параметров УН
4.2. Коэффициент усиления УН
4.3. Частотная характеристика
4.4. Определение однородного упшрения
линии лазерного перехода
4.5. Пространственная конфигурация поля
в резонаторе с диффузным отражателем
4.6. Экспериментальное исследование пространственной избирательности УН
4.7. О возможности применения нерезонансного усилителя в измерителе скорости
диффузной поверхности
4.8. Краткие выводы к главе 1У
ПРИЛОЖЕНИЕ К ГЛАВЕ П. УСИЛИТЕЛЬ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ...
Глава V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. КРАТКИЕ ВЫВОДЫ
5.1. Сравнительный анализ работы систем
приема с различными типами усилителей
5.2. Основные результаты
ЛИТЕРАТУРА

ГЛАВА І. РАССЕЯННОЕ ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И МЕТОДЫ ЕГО РЕГИСТРАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
І.І. Введение
Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию особенностей приема рассеянного лазерного излучения с помощью оптических квантовых усилителей и перспективности их применения в задачах локации, связи и лазерной интерферометрии. Рассмотрен вопрос об использовании в одноканальных (энергетических) приемных оптических системах непрерывного действия усилителей трех типов: однопроходного оптического квантового усилителя бегущей волны (ОКУ), регенеративного (резонансного) оптического квантового усилителя (РОКУ) и усилителя с нерезонансной обратной связью (УН). Проведен сравнительный анализ систем с различными типами усилителей. Рассмотрены некоторые применения оптических квантовых усилителей.
В ряде задач связи, лазерной интерферометрии и особенно в локационных задачах принимаемый световой сигнал тлеет, как правило характер слабого пространственно случайного поля, возникающего при рассеянии когерентного излучения в атмосфере или на оптически неровных поверхностях. Отсутствие высокочувствительных приемников определяет трудности приема рассеянного излучения и объясняет интерес к системам с оптическими квантовыми усилителями в качестве предусилителей слабых сигналов. Однако применение оптических усилителей для этой цели еще недостаточно хорошо изучено как теоретически, так и экспериментально. В частности, не не исследованными являются пространственные характеристики оптических усилителей, требует исследования вопрос о выборе приемной системы, оптимально согласующей рассеянное излучение с оптическим усилителем, хотя этому вопросу и посвящен ряд теоре-

І.01 - 1500, а при Г02_ = 5,6.ІО“2 ом получаем /Іо2^6000. Такое число пятен можно получить в эксперименте. Изменение величины го легко обеспечивается путем изменения размера освещенного пятна на рассеивателе, например, изменением положения линзы Л4
На рис. 2.5 представлены результаты проведенных экопери-

ментов. Зависимость коэффициента пропускания трубки Д
& -? от отношения "д* дана для двух значений = 2,7.10 см

и Гог = 5,6.10“*- см, — 1500 и Лоа ^ 6000 соответственно.
Сплошная кривая соответствует расчету согласно (2.7).
Приведенные графики показывают удовлетворительное согла-

сие с теоретическими оценками: при малых ЛЛ ^ С практически все рассеянное излучение проходит через трубку. Эффект каналирования рассеянного поля стенками кюветы проявляется в том,
что насыщение становится заметным лишь при значениях Ж ^ Д.*,

существенно превышающих С
Для сравнения на рис. 2.5 пунктирной кривой даны результаты расчета без учета отражений от стенок трубки. Сильное падение величины Д = наблвдается уже при Я/ ~
/ г
(С г* 20), это резко отличается от реальной картины прохождения излучения через кювету и ярко иллюстрирует роль эффекта каналирования.
Изменение длины волны, например, переход на волну излучения Л = 3,39, уменьшает параметр А.а . Это позволило выпол -нить исследования для случая полной засветки входного отверстия трубки ОКУ.
Исследования на длине волны Л =3,39 мкм проводились для трубки сі = 2,2.10“А см и I = 42 см, а также для усилителя длиной І4 = 74 см и диаметром с[ = 2,5.1с“1 см и были выполнены на установке, схема которой дана на рис. 2