14673

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ МАНДЕЛЬШТАМА-БРИЛЛЮЭНА

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ МАНДЕЛЬШТАМАБРИЛЛЮЭНА Рассмотрим показатель преломления сердцевины оптического волокна с учетом эффекта нелинейного преломления: 1 где n0w r линейная часть показателя преломления завис

Русский

2013-06-09

85.5 KB

5 чел.

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННОГО РАССЕЯНИЯ

МАНДЕЛЬШТАМА-БРИЛЛЮЭНА

Рассмотрим показатель преломления сердцевины оптического волокна с учетом эффекта нелинейного преломления:

,     (1)

где n0(w, r) – линейная часть показателя преломления, зависящая от частоты w и радиуса направляющей структуры r (r меняется от 0 до наибольшего значения d/2 = 4,5 мкм). Для кварцевого одномодового световода со ступенчатым профилем показателя преломления будем считать n0 = 1,48.

Величина – нелинейная составляющая показателя преломления, в зависимости от свойств среды может быть как положительной, так и отрицательной величиной; для кварцевых стекол положительна и приблизительно равна 10-15 м22 и имеет слабую зависимость от частоты света w в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне; Еpump  – модуль напряжённости электрического поля распространяющейся световой волны.

Пусть на прозрачный кварцевый материал поступает достаточно мощная световая волна. В результате электрострикции (деформации вещества под действием электрического поля) накачка генерирует акустическую волну, приводящую к периодической модуляции показателя преломления в пространстве. Индуцированная пространственная решетка показателя преломления рассеивает излучение накачки в результате дифракции. Поскольку решетка движется со звуковой скоростью V, частота рассеянного излучения испытывает доплеровский сдвиг в длинноволновую область. В кванквантовой механике такое рассеяние описывается как уничтожение фотона накачки и одновременное появление стоксова фотона и акустического фонона.

После достижения порога возникновения акустической волны, ее интенсивность определяется как

,      (2)

где ξ – коэффициент электрострикции, для кварца ξ   10-11 Ф/м.

Частота акустической волны, распространяющейся в том же направлении, что и падающая световая волна, равна:

,     (3)

где n – показатель преломления; V – скорость звука, для кварцевого стекла V  5,96 км/с.

Наличие акустической волны приводит к появлению отражённой световой волны. Отражённая оптическая волна называется сателлитной волной, и обозначается sat. Так как отражение происходит от движущихся максимумов плотности вещества, образуемых  акустической волной, то частота отражённого света вследствие эффекта Доплера равна:

wsat =       (4)

При значительном увеличении интенсивности падающей световой волны интенсивность и число сателлитных гармоник резко возрастает, появляются компоненты вида wsat = , wsat = , wsat =  и т.п. Ширина спектральных линий рассеянного излучения определяется затуханием акустической волны: каждая компонента тем шире, чем больше затухание акустической волны (пропорциональное вязкости среды).

Кроме того, сигнал накачки, распространяющийся вдоль световода по направлению возрастания координаты x, будет терять свою интенсивность на возбуждение акустической и отражённой оптической волн. В общем виде этот процесс можно описать следующим образом:

    (5)

Здесь u – амплитуда акустической волны;

kpump и ksat – волновые вектора волны накачки и сателлитной волны, их модули соответственно равны:

,  (можно считать );

KV – волновой вектор акустической волны:

,

где L – длина акустической волны.

Нарастание (затухание) сателлитной волны характеризуется следующим уравнением:

     (6)

Здесь x – координата точки волокна, в которой ведется наблюдение,  - показатель нарастания:

,   (7)

где  - затухание акустической волны,

b – вязкость среды, для кварца b = 1,32.1010 кг/(м3.с);

h0 – среднее значение плотности среды, в данном случае h0 = 2,65.103 кг/м3; e0=8,85*10-12 Ф/м – значение абсолютной диэлектрической проницаемости;

a – коэффициент затухания оптических волн, для =1310 нм a = 0,35 дБ/км = 8,06.10-5  м-1, для =1550 нм a = 0,2 дБ/км = 4,6.10-5 м-1.

ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ:

1. Задать длину волны падающего светового излучения = 1310 нм (вариант 1) или = 1550 нм (вариант 2). Подсчитать значения формул (3) и (4) при n = 1,48.

2. Построить график по выражению (2); Еpump = 105 В/м 107 В/м по логарифмической шкале.

3. Построить график для выражения (3), подставив выражение (1) для показателя преломления; Еpump от 105 В/м до 107 В/м по логарифмической шкале.

4. По формуле (7) найти пороговое значение напряженности электрического поля волны накачки , при котором сателлитная волна начнет нарастать при увеличении координаты x. Для усиления сателлитной волны должно выполняться условие AR>0, т.е. .

ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ:

1. Титульный лист в соответствии с установленной формой с фамилиями студентов.

2. Формулы и построенные графики.

3. Выводы по работе.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33310. Полное и частичное освобождение от налоговых обязательств. Налоговые каникулы 25 KB
  Окладная сумма валовой налог это результат умножения количества единиц налогообложения входящих в налоговую базу на ставку ставки налога. Освобождения от уплаты налога можно разделить на виды по формам предоставления льготы. Снижение ставки налога. согласно Закону о налоге на прибыль предприятий и организаций ставка налога понижается на 50 для предприятий в штате которых 50 и более составляют пенсионеры и инвалиды.
33311. Элементы акцизного налогообложения и их характеристика 33 KB
  Основными объектами налогообложения признаются операции по реализация на территории РФ произведенной подакцизной продукции ее производителями в том числе передача прав собственности и ее использование при натуральной оплате реализация алкогольной продукции с акцизных складов ввоз подакцизных товаров на таможенную территорию РФ а также ряд иных операций по передаче и продаже подакцизных товаров и подакцизного минерального сырья. При этом к производству подакцизных товаров приравнивается их розлив а также любые виды смешения товаров в...
33312. Элементы налога на добавленную стоимость и их характеристика 25 KB
  Налогоплательщиками НДС признаются: организации; индивидуальные предприниматели; лица признаваемые налогоплательщиками НДС в связи с перемещением товаров через таможенную границу РФ которые определяются в соответствии с Таможенным кодексом РФ. Объектом налогообложения признаются следующие операции: 1 реализация товаров работ услуг на территории РФ в том числе реализация предметов залога и передача товаров результатов выполненных работ оказание услуг по соглашению о предоставлении отступного или новации а также передача...
33313. Элементы налога на прибыль и их характеристика 32 KB
  Для иных иностранных организаций доход полученный от источников в РФ в том числе: дивиденды выплаченные иноорганизациями; процентный доход от долговых обязательств; доходы от реализации акций и др. Доходы делятся на две группы: 1. Доходы от реализации товаров выручка от реализации товаров как собственного производства так и ранее приобретенных выручка от реализации имущества включая ценные бумаги и имущественных прав. Внереализационные доходы доходы не связанные с основной производственной деятельностью по производству и...
33314. Элементы единого социального налога и их характеристика 43.5 KB
  3 Суммы единовременной материальной помощи физическим лицам в результате стихийных и других чрезвычайных бедствий в целях возмещения материального ущерба или вреда их здоровью; членам семьи умершего работника или работнику в связи со смертью члена семьи; материальная помощь оказываемая организациями финансируемыми из бюджета своим работникам если они не превышают в налоговом периоде 2000 рублей. Освобождаются от уплаты ЕСН: 1 организации любых ОПФ с сумм выплат и иных вознаграждений не превышающих в течение налогового периода 100000...
33315. Налогообложение доходов физических лиц в РФ. Налоговые резиденты и нерезиденты 26 KB
  резиденты РФ облагаются все полученные доходы нерезиденты только по доходам полученным от источников в РФ. доходы полученные от использования трансп. доходы до 2 тыс. база: учитываются доходы полученные: 1.
33316. Вычеты по налогу на доходы физических лиц 24 KB
  Вычетов :стандартные: а 3000 руб. чернобыльцы инвалиды ВОВ и военнослужащие ставшие инвалидами при защите СССР и РФ; б 500 руб. герои СССР и РФ инвалиды 1 2 групп и с детства блокадники; в 400 руб. на каждого работника; г 300 руб.
33317. Элементы налога на добычу полезных ископаемых и их характеристика 32 KB
  Элементы налога на добычу полезных ископаемых и их характеристика. Налогообложение по налогу на добычу полезных ископаемых установлено в 26 главе второй части Налогового кодекса РФ. Если добыча полезных ископаемых производится на континентальном шельфе РФ в исключительной экономической зоне РФ либо на территории за пределами территории РФ при условии что данная территория находится под юрисдикцией РФ арендуется у иностранных государств или используется на основании международного договора налогоплательщики должны встать на учет по...