X
о
о
объяснить тот факт, что звук большой интенсивности кажется более богатым низкими томами. Разностный топ определяет также способность уха возмещать низкие тола, срезанные при передаче звука по каналам связи. Суммовой тон (частота u)iH-(o2) и ДР- К. т. более высокого порядка являются гораздо более слабыми и часто лежат вне слышимого диапазона частот.
Объективными наз. К. т., образующиеся вне человеческого уха, напр, благодаря нелинейности самого источника звука или звукопроводящей среды (см. Нелинейная акустика].
К. т. находят широкое применение при намерении частот и фаз акустических сигналов, для исследования нелинейных искажений в акустической аппаратуре, при параметрическом излучении звука (см. Параметрическое возбуждение колебаний}, а также имеют большое значение в теории музыкальных инструментов.
Лит.: Лэмб Г., Динамическая теория звука, пер. с лнгл.. М,. IBfift.
КОМБИНАЦИОННЫЙ ЛАЗЕР ≈ нелинейно -оптич. преобразователь когерентного света на основе вынужденного рассеяния (ВР). Назван также лазером> хотя
не вынужденное излучение, а вы-
стоксава нутВДСННОб раСССЯННО СВС-
та. При возбуждении нелинейной среды (газа., жидкости, тв╦рдого тела) интенсивным (лазерным) светом с частотой \н (накачкой) последняя в результате ВР преобразуется в излучение другой, обычно низкочастотной (стоксовой) частоты VC=VH≈Avc, где Avc ≈ стоксов сдвиг,
[Шугфозрач-завт1СЯ1Чии от вида ВР и зеркала свойств среды. При таком
в н╦м происходит
а
Выход
Плотное зеркало
Усиленный пучок
е
Входной пучок
Рис. 1. Принцип действия ос,-ншшых типов комбинационных лазеров; светлые стрелки ≈ фотоны накачки; заштрихованные стрелки ≈ рассеянные (стоксовы) фотоны; кружки и овалы≈ центры рассеяния; а ≈ суперлюминесцентный усилитель; б ≈ генератор; в ≈ попутный усилитель с насыщающим внешним стоксовым сигналом.
422
преобразовании частоты существенно меняются характеристики света: увеличивается его интенсивность, направленность, относит, диапазон перестройки частоты. Для создания К. л. используются почти все виды ВР, а особенно часто вынужденное комбинационное рассеяние света (ВКР) [1, 2] и вынужденное рассеяние Мандельштама ≈ Бриллюэна (ВРМБ) [3] (см. Вынужденное рассеяние света),
К. л. можно условно разделить на три осн. типа (рис. 1): суперлюминесцентные усилители, комбинационные генераторы и комбинационные усилители с насыщающим внеш. сигналом. В суперлюмннесцент-ном усилителе (рис. 1, а) спонтанно рассеянный свет усиливается до уровня, сравнимого с накачкой на одном (или нескольких) проходе пучка накачки через среду с высоким инкрементом усиления. Если считать, что рассеивается каждый фотон, то предел ьный кпд частотного преобразования К. л. равен отношению энергии рассеянного фотона к энергии фотона накачки; r]=vc/vH= (VH ≈ Avc)/vH и при Avc<vH может приближаться к 1. Однако высокий кпд в супсрлю-минесцентном усилителе получить не уда╦тся вследствие развития не одной, а нескольких стоксовых и антистоксовых компонент, Суперлюминсснентный усилитель не уменьшает также расходимость пучка но сравнению с пучком накачки.
Комбинац. генератор (КГ) представляет собой усилитель, помещ╦нный в оптический резонатор, поэтому энсргетич., временные и пространств, характеристики генерируемого излучения- определяются свойствами резонатора (рис. 1, б}. Так, напр.. с помощью резонатора расходимость пучка может быть уменьшена до минимально возможной, определяемой дифракционной расходимостью. Однако и в КГ невозможно добиться 100% квантового выхода накачки в первую стоксову компоненту, т. к. очень трудно подавить
вторую.
От этих недостатков свободен третий тип К. л.≈ усилитель-иреоиразователь с насыщающим внеш. сигналом (рис. 1, б), в качестве к-рого обычно бер╦тся пучок от КГ на стоксовой частоте, В этом случав практически все фотоны накачки преобразуются в стоксовы и т, к. на входе нет второй стоксовой компоненты, то в таком усилителе она развиваться и не будет. Т. о., в этом типе К. л. можно получить кпд преобразования, близкий к предельному, а пучок на выходе≈с дифракц. расходимостью. Такой усилитель может быть попутным {накачка и сигнал идут примерно в одном направлении)или встречным (накачка и сигнал идут навстречу другдру-
|
|
|
|
|
|
|
|
"и
Накачка _
|
|
Стоне ов импульс
|
|
|
|
|
|
|
|
/
|
Активная 1 среда J^-'Д
|
|
|
|
0 L vt
|
|
|
|
|
|
|
|
Накачка .≈
Непереработан-ная накачка
|
|
|
|
|
|
|
|
»с
|
ЛСгоксоз. импульс
п ,
|
Нвпереработан пая накачка
|
|
|
|
Накачка 1
1
|
\ Активная Л сриа
|
|
|
|
0
|
ot
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Преобразование длинных импульсов накачки в короткие стоксовы импульсы (временная компрессии) во встречном комбинационном усилителе с насыщающим внешним сигналом. в
гу). Встречная схема менее удобна, чем попутная, т. н. при одном и том же инкременте усиления во встречном варианте требуется более интенсивный входной сигнал. Однако встречный усилитель позволяет осуществлять временное сжатие (компрессию) импульса накачки за сч╦т усиления значительно более короткого встречного стоксова импульса (рис. 2) [41. В момент, когда передняя половина импульса накачки (длительность тн, скорость и└) заполнила среду длиной L= (Уг)тн1;К) в не╦ с противоположной стороны входит короткий стоксов импульс длительностью тс<тн (рис. 2, и). Двигаясь со скоростью i?c в возбужд╦нной среде навстречу импульсу накачки (рис, 2, б), короткий сток-сов импульс «перекачивает» в себя значит, часть е╦ энергии (фотоны накачки переходят при рассеянии в стоксовы фотоны). В результате мощность стоксова импульса может многократно превзойти первоыач. мощность накачки (рис. 2, в).
Применение профилированных импульсов накачка и стоксова сигнала (от спец. BUCIH. источников) позволяет преобразовать длинные импульсы (~10≈ 20 не) из одной области спектра в короткие импульсы (^1 не) др. частоты [4, 5].
Рабочие частоты совр. К. л. охватывают разл. участки спектра от УФ- до среднего ИК-диапазона. Эти частоты определяются рабочими частотами лазеров, пригодных для использовании в качестве источников накачки, а также величиной Avc, к-рая в зависимости от вида рассеяния может быть от 10~а до 4,15-Ю3 см"1. Для К. л. УФ- и видимого диапазонов источниками накачки служат эксимерпые лазеры на молекулах KrF, XoCl, XeK с длинами волн Я соответственно 249, 308, 353 нм [О]. Для накачки К. л. видимого и ближнего ИК-диапазона используются лазеры на красителях и твердотельные лазеры. К, л. среднего ИК-диапазона
