Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Волновые и флуктуационные процессы в лазерах

..pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
14.41 Mб
Скачать

410

ЛИТЕРАТУРА

14.W. Е. Lamb, Теория оптических мазеров, Phys. Rev. 134, А1429 (1964).

(Русск. перев. в сб. «Квантовая оптика и квантовая радиофизика», «Мир», 1966.)

15.Я. Statz, С. L. Tang, Деформация моды в оптическом мазере, J. Appl.

Phys. 36, 1816 (1965).

16.R. L. Fork, М. A. Pollack, Конкуренция мод и эффекты столкновений в

газовых оптических мазерах, Phys. Rev. 139, А 1408 (1965).

17.Ю. П. Гудков, Влияние столкновений на взаимодействие осевых мод в

газовом лазере, Опт. и спектр. 29, 128 (1970).

18.Э. Е. Фрадкин, Л. М. Хаютин, Влияние пленения излучения на конкурен­

цию мод в газовом лазере, Опт. и спектр. 30, 978 (1971).

19.Я. Г. Басов, В. Я. Морозов, А. Я. Ораевский, Нелинейные взаимодействия

типов колебаний в оптическом квантовом генераторе, ЖЭТФ 49, 895 (1965).

20.A. G. Fox, Т. Li, Нелинейные интегральные уравнения оптических кванто­

вых генераторов для нелинейной среды в виде тонкой поперечной пла­ стинки, IEEE J. Quant. Electr. QE-2, 774 (1966).

21А. А. Мак, Л. Я. Соме, А. И. Степанов, В. А. Фромзель, Угловое расхож­

дение и поперечные типы колебаний на неодимовом стекле со сферическим

резонатором, Опт. и спектр. 26, 793 (1969).

22.Ю. А. Ананьев, Угловое расхождение излучения лазеров, УФН 103, 705

(1971).

К г л а ве XVII

1.A. L. Shawlov, С. Я. Townes, Infrared and optical masers, Phys. Rev. 112,

1940 (1958).

2. Я. FLaken, A nonlinear theory of laser noise and coherence, Z. Phys. 181,

96 (1964).

3.Я. Haken, A nonlinear theory of laser noise and coherence, Z. Phys. 182,

346 (1965).

4.Я. Flaken, Theory of intensity and phase fluctuations of a homogeneously broadened laser, Z. Phys. 190, 327 (1966).

5.V. Arzt, Я. Haken, H. Risken, H. Sauermann, Ch. Schmid, W. Weidlich,

Quantum theory of noise in gas and solid state lasers with an inhomoge-

neously

broaded line, Z. Phys.

197, 207 (1966).

. 6. W. E. Lamb, The theory of an

optical masers, Phys. Rev. 134, A1429 (1964).

(Русск.

перев. в сб. «Квантовая оптика и квантовая радиофизика», «Мир»,

1966.)

 

 

7.W. Я. Louisell, Radiation and noise in quantum electronics, N. Y., McGraw-

Itill., 1964. (Русск. перев., «Мир», 1972.)

8. Я. Л.

Берштейн, И.

А.

Андронова, Ю. И. Зайцев, Флуктуации интенсив­

 

ности и частоты излучения оптического генератора, Изв. вузов, Радиофи­

9.

зика 10, 59 (1967).

 

 

 

 

IV, Phys. Rev. 145, 110 (1966).

М. Lax, Quantum, theory of noise sources,

10.

M. Lax, Phase noise in a homogeneously broadened maser, V, Physics of

 

quantum Electronics,

N. Y., 1966, p. 735.

 

VI, Noise in self-sustained

1 1 . R.

D.

Hempstead,

M.

Lax,

Classical noise,

 

oscillators near threshold, Phys. Rev. 161, 350 (1967).

12. H.

Risken,

Correlation

function

of the amplitude and of the intensity

13.

fluctuation

for a laser

model

near

threshold,

Z. Phys. 191, 302 (1966).

Я. Risken, H. D. Vollmer, The influence

of

higher order contributions to

 

the correlation function of the intensity in

a laser near threshold, Z. Phys.

14.

201,

323 (1967).

 

 

 

 

equation for a distribution func­

Я. Haken, H. Risken, W. Weidlich, Exact

 

tion

of

microscopic variables,

Z. Phys. 206,

355

(1967).

15.M. O. Scully, W. E. Lamb, M. J. Stephen, Quantum theory of an optical maser, Physics of Quantum Electronics, N. Y., 1966.

ЛИТЕРАТУРА

411

16.М. О. Scully, W. Е. Lamb, Quantum theory of an optical maser, I, General Theory, Phys. Rev. 159, 208 (1967); M. O. Scully, W. E. Lamb, Quantum

theory of

an optical

maser, П, Opectral profile, Phys. Rev.

166, 246 (1968).

17. А. П. Казанцев, Г .

И. Сурдутович, К квантовой теории

лазера, ЖЭТФ

56, 2001

(1969).

 

 

18.Ю. Л. Климонтович, Некоторые вопросы статистической теории взаимо­

действия атомов с излучением, УФН 101, 577 (1970).

19.Ю. Л. Климонтович, А. С. Ковалев, П. С. Ланда, Естественные флуктуа­

ции в лазерах, УФН 106, 279 (1972).

20. А. Н. Малахов, Флуктуации в автоколебательных системах, «Наука»,

1968.

21. М. Л. Левин, С. М. Рытое, Теория равновесных тепловых флуктуаций

в электродинамике, «Наука», 1967.

22.С. М. Рытое, Введение в статистическую радиофизику, «Наука», 1966.

23.Н. Н. Боголюбов, Лекции по квантовой статистике, Собр. соч., т. II, Киев,

1969.

24.Р. Л. Стратонович, Избранные вопросы теории флуктуации в радиотехни­

ке, «Сов. радио», 1961.

25.В. М. Файн, Фотоны и нелинейные среды, «Сов. радио», 1972.

26.

Н.

Haken,

Light and Matter Ic. Encyclopedia of physics, C, ed. S. Flugge,

27.

v.

XXV/2c,

Springer

Verlag, Berlin — Heidelberg — New York, 1970.

laser

H.

Haken,

The theory of coherence, noise and

photon

statistics

of

 

light,

Laser handbook,

v.

1, p. 115— 150. North-Holland

publishing

com­

 

pany, Amsterdam, 1972.

 

 

 

 

 

 

 

 

К г л а в е

XVIII

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

A.

Javan,

E. A. Ballik, W. L. Bond, Frequency

characteristics

of

a

conti-

 

nuouswave

H e — Ne

optical maser,

J. Opt. Soc. Amer. 52, 96 (1962).

 

2. T.

S. Jaseja, A. Javan, С. H. Townes, Frequency stability of

He — Ne

 

lasers

and

measurements of length, Phys. Rev.

Let. 10, 165 (1963).

 

3. А.

Я. Лейкин, В. С. Соловьев, Г. П. Зимокосов, Измерение ширины линии

 

генерации

оптического

квантового

генератора

непрерывного

действия,

 

Тр. метрол. ин-тов СССР, в. 90 (150), 43 (1967).

 

 

 

of

laser

4. А. Е. Siegman, В. Daino,

К■ R. Manes, Preliminary measurements

5.

short-term

frequency fluctuations, IEEE J. Quant. Electr.

QE-3,

180 (1967).

JO.

И.

Зайцев, Д.

П.

Степанов,

Флуктуации

частоты

газового

лазера,

Письма ЖЭТФ 6, 733 (1967).

6 . 10. И. Зайцев, Д. П. Степанов, Флуктуации частоты газового лазера и

определение

естественной ширины

его спектральной линии, ЖЭТФ

55,

1645 (1968);

56, 718 (1969).

 

la­

7. А. Е. Siegman, R. Arrathoon, Observation of quantum phase noise in a

ser oscillator, Phys. Rev. Let. 20, 901

(1968).

 

8 . R. Arrathoon, A. E. Siegman, Further measurements of quantum phase noise in a He — Ne laser, J. Appl. Phys. 40, 910 (1969).

9.C. Freed, N. A. Haus, Measurement of amplitude noise in optical cavity masers, Appl. Phys. Lett. 6 , 85 (1965).

10.C. Freed, If. A. Haus, Photocurrent spectrum and photoelectron counts pro­ duced by a gas laser, Phys. Rev. 141, 287 (1966).

11.C. Freed, H A. Haus, Photoelectron statistics produced by a laser operating

below and above the threshold of oscillation, IEEE J. Quant. Electr. QE-2,

190(1966).

12.J. A. Armstrong, А. И7. Smith, Experimental studies of intensity fluctua­ tions in lasers, Progr. Optics, Amsterdam, 1967, v. 6 , p. 211.

13.JO. И. Зайцев, О флуктуациях излучения газового лазера, ЖЭТФ 50, 525

(1966).

412

Л И Т Е Р А Т У Р А

14. И. А. Андронова, Ю. И. Зайцев, Экспериментальное исследование флук­

туаций интенсивности одночастотных Не — Ne-лазеров на волнах 0,63 и 3,39 мкм, Изв. вузов, Радиофизика 11, 149 (1968).

15.Ю. И. Зайцев, Флуктуации интенсивности излучения Не — Ne-лазера на волне 0,63 мкм, Изв. вузов, Радиофизика 12, 60 (1969).

16.И. А. Андронова, Экспериментальное исследование флуктуаций интенсив­ ности одночастотного газового лазера на волне 3,39 мкм, ЖЭТФ 56, 417

(1969).

17.F. Т. Arecchi, G. S. Rodari, A. Soria, Statistics of the laser radiation at threshold, Phys. Let. A25, 59 (1967).

18.F. T. Arecchi, M. Giglio, A. Sona, Dynamics of the laser radiation at

threshold, Phys. Let. A25, 341 (1967).

19. Ю. Л. Климентович, П. С. Ланда, К теории естественной ширины линии

ифлуктуаций амплитуды газового лазера, ЖЭТФ 56, 275 (1969).

20.П. С. Ланда, А. С. Ковалев, Влияние пространственной модуляции насе­

ленностей на динамические и флуктуационные характеристики лазеров, Квантовая электроника 14, 67 (1971).

21. А. П. Казанцев, Квантовые флуктуации излучения газового лазера,

ЖЭТФ 60, 500 (1971).

22.А. Н. Малахов, Некоторые исследования формы спектральной линии ко­

лебания, Изв. вузов, Радиофизика 4, 912 (1961).

23.А. Н. Малахов, Форма спектральной линии колебаний при малых флук­

туациях амплитуды и частоты, Изв. вузов, Радиофизика 10, 885 (1967).

24.F. Т. Arecchi, V. Digiorgio, Measurement of the statistical properties of optical fields, Laser handbook, North — Holland publishing company, Am­ sterdam, 1972, v. 1, p. 191—264.

25.H. Ricken, Z. Phys. 191, 302 (1966).

К г л а в е

XIX

 

 

1. Ю.

И. Зайцев, О флуктуациях излучения газового лазера, ЖЭТФ 50, 525

2.

(1966).

ширины

линии

Ю.

Л.

Климентович, П. С. Ланда, К теории естественной

3.

и флуктуаций амплитуды газового лазера, ЖЭТФ 56, 275

(1969).

 

Ю.

Л.

Климонтович, П. С. Ланда, Источники естественных флуктуаций

4.

в кольцевых лазерах, ЖЭТФ 58, 1367 (1970).

 

 

П.

С.

Ланда, Флуктуации в кольцевых лазерах, ЖЭТФ 58, 1651 (1970).

5.

Е.

Л.

Клочан, П. С. Ланда, Частотные характеристики кольцевого

лазера

 

с учетом естественных флуктуаций, Изв. вузов, Радиофизика 14,

в. 10,

 

1518 (1971).

 

 

6 . В.

С. Смирнов, Б. Л. Желнов, Квантовая теория газового лазера с коль­

 

цевым резонатором, ЖЭТФ, 57, 2043 (1969).

 

 

7. Э.

М. Беленое, Влияние амплитудных флуктуаций на стабильность ча­

 

стоты

биений бегущих волн кольцевого лазера, ЖТФ 39,

133 (1969).

8. И.

Л. Берштейн, Флуктуации в кольцевых лазерах, Изв. вузов, Радиофи­

 

зика 14, 252 (1971).

 

 

9.Я. Brunet, Influence de la largeur de raie de [’emission laser sur la sensibilited d’un gyrometre en anneaus, Mem. artill. franc. 39, 437 (1965).

10.H. H. Розанов, О шумах в области захвата кольцевого лазера, Опт. и

спектр. 28, 740 (1970).

11.Я. С. Ланда, О предельной чувствительности лазерного гироскопа. Опт. и

спектр. 30, 976 (1971).

12.Ю. Л. Климонтович, А. С. Ковалев, П. С. Ланда, Естественные флуктуа­

ции в лазерах, УФН 101, 577 (1970).

13.П. С. Ланда, А. С. Ковалев, Влияние пространственной модуляции насе­

ленностей на динамические и флуктуационные хаарктериетики лазеров, Квантовая электроника, № 4, 67 (1971).

Л И Т Е Р А Т У Р А

413

К г л а в е XX

1.А. Н. Ораевский, Молекулярные генераторы, «Наука», 1964.

2.Л. Н. Малахов, Флуктуации в автоколебательных системах, «Наука»,

1968.

3.Ю. Л. Климентович, Р. В. Хохлов, К теории молекулярного генератора,

ЖЭТФ 32, 1151 (1957).

4.D. Е. McCumber, Intensity Fluctuations in the Output of CW Laser Oscilla­ tors, Phys. Rev. 141, 306 (1966).

5.M. Lax, Phase noise in a homogeneously broadened maser, V, Physics of

quantum electronics, N. Y„ 1966, p. 735.

and amplitude

noise in

6. M. Lax, Quantum noise, VII, The rate equations

laser, IEEE J. Quant. Electr. QE-3, 37 (1967).

study of the

YALG:Nd

7. /. E. Geusic, H. M. Marcos, L. G. Van Uitert, A

Oscillator, Proceedings of the Physics of Quantum

Electronics Conference,

San Juan, Puerto Rico, 1965, Inc., New York, 1965.

 

 

8. Ю. Л. Климонтович, А. С. Ковалев, Еестественные флуктуации в твердо­

тельных лазерах, ЖЭТФ 59, 464 (1970).

9. Я. 3. Вирник, Е. Г. Ларионцев, Еестественные флуктуации частоты в

твердотельном лазере с

однородно уширенной линией люминесценции,

Изв. вузов, Радиофизика

14, 162 (1971).

10.А. Н. Малахов, М. С. Сандлер, Учет распределенности параметров при

исследовании естественных флуктуаций в лазере, Изв. вузов, радиофи­ зика 14, 845 (1970).

11.А. Я. Малахов, М. С. Сандлер, Естественные флуктуации в распределен­

ных автоколебательных системах, Радиотехника и электроника 16, 299 (1971).

12.А. С. Ковалев, П. С. Ланда, Влияние пространственной модуляции насе­

ленностей на динамические и флуктуационные характеристики лазеров, Квантовая электроника 14, 67 (1971).

13.Я ■ 3. Вирник, А. С. Ковалев, Е. Г. Ларионцев, Естественные флуктуации

частоты в лазере с синхронизованными модами, Изв. вузов, Радиофизика

13, 1769 (1970).

14.А. Н. Малахов, В. Н. Мальцев, Естественные фазовые флуктуации в трех­

частотном генераторе. Синхронный режим, Извшузов, Радиофизика 12,

1363 (1969).

 

15. В. М. Файн, Фотоны и нелинейные среды, «Сов. радио», 1972.

излучение

16. Ю. Л. Климонтович, А. С. Ковалев, П. С. Ланда, Спонтанное

в сильном поле и его связь с флуктуациями в лазерах, Опт. и

спектр. 5,

ПО (1973).

 

17.С. Г. Раутиан, Некоторые вопросы теории газовых квантовых генераторов,

Тр. ФИАН 43, 3— 116 (1968).

18.И. И. Мазанько, Г. А. Петрашко, Влияние «паразитной» генерации с дли­

ной волны 3,39 мкм на флуктуации излучения

Ne — Не-лазера, работаю­

щего в области 0,63 мкм, Письма ЖЭТФ 15, 263

(1972).

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

0 — угловое

перемещение

плоскости кольцевого

лазера.

0 — угловая

скорость.

оси

резонатора.

 

 

г — координата

вдоль

 

 

kn — волновой

вектор п-й моды.

 

 

L — периметр кольцевого

лазера.

 

 

Ип — собственные

частоты

пустого резонатора.

 

Q — добротность

резонатора.

моды.

 

 

<й„ — частота

генерации п

 

 

Дшр =

cd/Q — ширина полосы

резонатора.

 

 

E (r ,t),

В (г,

/) — напряженности электрического

и магнитного полей.

е — единичный

вектор

вдоль

поля Е.

 

 

Еп — амплитуды

волн.

волн.

 

 

 

Ф„ — начальные фазы

 

 

 

ф = (со, — со2) t

+

ф| — ф2 — разность фаз встречных волн.

Р — вектор поляризации активных атомов,

 

 

е — диэлектрическая проницаемость среды.

 

 

к = yJ + /к" — поляризуемость активных атомов.

v — скорость

атома.

 

 

 

 

 

dab — матричный

элемент дипольного момента

атома.

соаь =

£ _ £,

-----частота

рабочего перехода

атома.

2-^—

V , уъ — величины, обратно

пропорциональные времени жизни уровней а, Ь.

уаЬ — ширина линии спонтанного излучения отдельного атома.

у2 = 2

УдУьУаЬ

 

Уь

 

 

 

 

Уа + Уь’ У± =

 

 

 

 

п — концентрация

активных атомов.

плотности. D = Ра — рь. R = ра +

Рь ,

Ра'

Р*’

РаЬ — элементы

матрицы

 

nD — N (в ч.

II).

 

 

 

 

Pc?1’

Pft°*

~ диагональные элементы

матрицы плотности, определяемые

на­

 

качкой.

 

 

 

 

 

и — средняя тепловая скорость.

 

 

ku — доплеровская

ширина

линии усиления.

 

J4я2 1dab I2 nD°

а= --------- -------------- параметр накачки.

ЗЙ у п ku

% «= Qd — I — превышение

накачки над порогом в центре

линии усиления

(в ч. II Qd =

N 0/N aop).

п -й волны над порогом. Для

 

% — превышение

накачки

встречных волн

6= Ч» ~ ^2

= 0! + ц2

01 + 0г '

2

С П И С О К О С Н О В Н Ы Х О Б О З Н А Ч Е Н И Й

415

Д(ОрГ|

2

линейный коэффициент усиления (прочность предельного

цикла).

 

линии

р = со — соа5 — расстройка частоты генерации относительно центра

 

усиления.

 

Idab|2

а— ' з ;~2-----параметр насыщения.

а — коэффициент при

2

в выражении

для

2.

Р — коэффициент при

аЯ2,, в выражении

для у " 2.

0j, 02 — коэффициенты

при четвертой степени поля в выражении для я " 2.

р — коэффициент при

aE'f2в выражении

для

х{ 2.

т — коэффициент при

а £ 2, в выражении

для

х{ 2.

Ь =

т — р.

 

 

 

 

 

волн.

fh|_ 2 — комплексные коэффициенты связи встречных

/fti, 2 =

2е

1,2 ( « 1,2 — модули

и -01!; 2 — фазы

коэффициентов связи).

£2С— ширина области

синхронизации.

в линейном приближении по связи.

£J0 — ширина области

синхронизации

й + , й _ — первая и левая границы области

синхронизации.

(

) — знак

усреднения по статистическому

ансамблю.

Дополнительные

обозначения в части

II

 

 

 

 

I

 

^ п°р\

, .

 

Мп = — On — <I т1п Ч--- jj— I — комплексный

коэффициент усиления среды.

Rn = — рп + fan — комплексный коэффициент насыщения.

Fnm = —Япт + i%nm — комплексный коэффициент нелинейного взаимодействия

двух волн, бегущих в одном направлении.

нелинейного взаимодей­

3?пт = — хпт +

Фпт ~ комплексный

коэффициент

ствия встречных

воли.

 

 

 

 

взаимодействия

трех

WSjP = — \ Sjp +

fasjp — комплексный

коэффициент

волн, бегущих в одном направлении.

 

 

 

H Smg = -

+

i®smg — комплексный коэффициент

взаимодействия в слу­

чае, когда волна «з» бежит навстречу волнам «яг» и «g ».

 

VjKQN ~ нелинейный

коэффициент

пространственного перекрытия

волн

в активной

среде.

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительные обозначения в части III

 

 

 

Дсо — естественная

ширина линии излучения лазера.

 

 

Дсоа — ширина спектра флуктуаций амплитуды.

 

 

 

D — коэффициент диффузии

фазы,

 

 

 

 

со — частота, отсчитываемая

от

со0.

 

 

 

 

D 1 , 2 — коэффициент диффузии

фазы каждой из встречных волн.

 

/)ф — коэффициент диффузии фазы Ф = q'i — qv

 

 

 

Дсо,, 2 — естественная

ширина

линии излучения каждой из встречных волн.

Дсо5 — ширина линии

сигнала биений.

 

 

 

 

(«ф) — среднее

число фотонов

в лазере,

 

 

 

й — среднее число

фотонов

в равновесном состоянии.

 

 

1 а. 1 ф — источники

флуктуаций

в уравнениях для

амплитуды и фазы.

 

4®о« (if)o

безразмерная интенсивность шума.

\d |

Зейгер София Гиршевна, Климонтович Юрий Львович, Ланда Полина Соломоновна, Ларионцев Евгений Григорьевич, Фрадкин Эвальд Евсеевич

Волновые и флуктуационные процессы в лазерах

М., 1974 г., 416 стр. с илл.

Редактор Л. А. Русаков Техн. редактор Л. В. Лихачева Корректор Е. Я. Строева

Сдано в набор 8/11 1974 г. Подписано к печати 24/VI 1974 г. Бумага 60Х90716, тип. № 1. Физ. печ. л. 26. Услови, печ. л. 26. Уч.-нзд. л. 25,57. Тираж 4200 экз. Т-11294. Цена книги 2 р. 41 к. Заказ № 82.

Издательство «Наука» Главная редакция

физико-математической литературы 117071, Москва, В-71, Ленинский проспект, 15

Ордена Трудового Красного Знамени Ленинградская типография № 2 имени Евгении Соколовой Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета

Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли 198052, Ленинград,Л-52, Измайловский проспект, 29