Файл: Капышев, В. И. Радиопередающие устройства сверхвысоких частот [учеб. пособие].pdf

14о

Соотношение Hi и Нг определяется степенью возбувдения квантовой еистеш или величиной ее отрицательной температуры Т (формула 5 .2 » ), Очевидно, что

Nt _ Ш

№Пн ■ tr. ч

Первый множитель выражения (5,3; показывает, во сколько раз увеличивается интенсивность излучения при двойном пробеге фотонов вдоль резонатора,.

Ив выражения (5.3) видно, что необходимое для само­ возбуждения превышение числа возбужденных частиц над числом невозбужденных зависит таких факторов, как по­ тери в резонаторе и коэффициент отражения от стенок ре­

непрерывно поддерживать это превышение за счет анергии внешнего источника, который называют источником накачки.

Для осуществления стационарного режима необходимо, чтобы выполнялось условие

Г 9~ 28г* 1 >

Таким образон, основными элементам^ квантового гене­ ратора являются:

а) активное вещество с энергетическими уровнями, переходы между которыми соответствуют заданной частоте;

б) источник энергии для перевода системы в состоя­ ние с инверсной населенностью, т .е . генератор накачки; .

в) резонаторнан система оптического диапазона.

1

146

2, Принципы модуляции квантовых генераторов

Одной из сложных проблем, связанной с созданием пе­ редающего устройства на квантовом генераторе оптического диапазона, является проблема модуляции колебаний. Принци­ пиально здесь можно использовать те же виды модуляции, что и в генераторах радиочастотного диапазона, а именно: амплитудную, угловую, импульсную, однополосную и поляри­ зационную. Однако в настоящее время кет еще технически завершенных решений, хотя были проведены многочисленные успешные опыты передачи многоканального сообщения, теле­ видения, радиолокации и др.

Известные в настоящее время методы модуляции кванто­ вых генераторов можно разделить на две группы: метода , внутренней модуляции и методы внешней модуляции.

Внутренняя модуляция осуществляется в самом гене­ раторе путем воздействия на иоточ^ники накачки или актив­ ное вещество (используя, например, эффект Зеемайа, эффект Штарка и д р .).

Внешняя модуляция осуществляется на пути распростра­ нения луча после его выхода из активного вещества. Подав­ ляющее большинство внешних методов модуляции основано на использовании явления двойного лучепреломления, возникаю­ щего в некоторых веществах вследствие эдектрооптическнх эффектов Керра, Поккельса и явления поворота плоскости поляризации (магнитооптический эффект Фарадея).

Двойное лучепреломление возникает в результате не­ одинаковых свойств оптически активной среды в различных направлениях. Имеется такое направление, по которому вхо­ дящий плоскопшшризованный луч света превращается.в даа плоскополяризованные луча, распространяющиеся в том жэ направлении. Плоскости поляризации у этих лучей взаимно перпендикулярны. Скорости распространения этих лучей в

*

Николя - анализатор. Интенсивность овета на выходе аналиватора зависит от плоскости поляризации падающего на него светового луча. Плоскости поляризации повернуты относит тельно друг друга на 90° и относительно направления поля на 45°. При отсутствии электрического поля свет через систему не проходит, так как эффект Керра отсутствует, а

электродном пространстве становится двоякопреломлягощей, а свет, прошедший черев нее, эллиптически поляризованным. Эллиптически поляризованный луч частично проходит через

в пределах десятков мегагерц (< 20 - 30 Мгц). Потери световой энергии в модуляторе сравнительно велики. Практически используется не более 30% исходного свето­ вого потока.

При модуляции происходит изменение Фа о т 0 до фп по циклическому закону. Напряжение U , при котором фд первый раз принимает значение Фп , называется критичес­

Зависимость величины светового потока Фа от значения напряжения, приложенного к ячейке Керра, называется статической модуляционной характеристикой.