Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Вверху: Схематическая иллюстрация эллиптического резонатора с выемкой. Внизу: Распространение лучей в таком резонаторе.
(Copyright © 2010, The Harvard Crimson, Inc.)
Рисунок 2 - Вверху: Изображение эллиптического резонатора с выемкой, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Малая ось эллипса 2Х= 80 мкм, большая ось эллипса 2Y = 96 мкм. Размеры выемки: ширина o = 3 мкм, глубина d = 2 мкм.
Внизу: устройство поближе.
(Copyright © 2010, The Harvard Crimson, Inc.)
Рисунок 3 - Вверху слева: Схема устройства.
Вверху справа: Распределение интенсивности излучения при токе накачки ~720 mA.
Внизу: Экспериментальное распределение профиля интенсивности излучения (синий цвет) и результаты его моделирования (красный цвет).
(Copyright © 2010, The Harvard Crimson, Inc.)

Шепчущий лазер

Ключевые слова:  лазер, шепчущая галерея

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

18 декабря 2010

И вновь доказано: новое - это хорошо забытое старое. Многие наверняка слышали об эффекте "Шепчущей галереи". Около ста лет тому назад британский ученый Релей задался интересным вопросом: как слышат друг друга два человека, находящиеся на противоположных концах галереи в Соборе Св.Павла в Лондоне, разговаривая при этом шепотом? Он обнаружил, что звук распространяется вдоль стен практически без потерь, таким образом, достигая человека даже на самом дальнем расстоянии от своего "собеседника". Быть может, кому-нибудь из читателей посчастливилось "наблюдать" этот эффект своими собственными ушами. Говорят, это можно сделать в Соборе Св.Павла в Лондоне, Соборе Св.Петра В Риме или Лекционном зале полукруглого корпуса Одесской национальной академии связи имени Попова...
Оптическим аналогом "шепчущей галереи" можно считать лазерное излучение, "привязанное" к периметру миниатюрного диска путем многократных его отражений от стенок (см. рисунок 1). Если поверхность, от которой происходит отражение, достаточно гладкая, излучение распространяется с минимальными потерями. Такую систему можно использовать в качестве резонатора для создания лазеров с малым порогом возбуждения (генерации). При выключенном источнике возбуждения волна распространяется с затуханием амплитуды по экспоненциальному закону. В общем случае такие "шепчущие" волны описываются функциями Бесселя. Чем то распространение "шепчущей волны" похоже на явление полного внуреннего отражения, однако в виду того, что поверхность боковых стенок резонатора не ровная, а имеет некий радиус кривизны, распространения с полным отражением не бывает. Часть волны просачивается наружу. Однак чем больше радиус кривзны, тем больше излучения остается внутри. Длина волны видимого диапазона, как известно, менее 1 мкм. Это означает, что в "шепчущем резонаторе", радиус кривизны основания которого около 10 мкм, может существовать "шепчущая волна". Моды "шепчущего резонатора" обладают большой добротностью, так что даже небольшое отклонение частоты резонасного возбуждающего поля от собственной частоты моды, ведет к уменьшению ее амплитуды и затуханию. Поэтому "шепчущие моды" являются одним из наилучших кандидатов для решения задачи стабилизации частоты инжекционных лазеров.

Одной из проблем, которая возникает при использовании резонаторов такого типа, является ненаправленность выходного излучения. Ввиду того, что резонатор симметричен, излучение с равной степенью вероятности может выходить из него под разными углами. Это существенный недостаток. Необходимо добиться более или менее направленного выхода излучения из такой структуры. Для этого предлагается сделать небольшой выступ на внутренней грани резонатора (см.рисунок 2). Ряд экспериментальных данных показывает, что стенки эллиптического резонатора с такой зазубриной успешно отражают "шепчущие моды" под такими углами, что так или иначе, из него выходит практически параллельный пучок. На рисунке 3 показано распределение интенсивности излучения в зависимости от угла, под которым это излучение выходит из резонатора. Малая мощность лазера, его миниатюрный размер, и что немаловажно, работа в ближнем ИК диапазоне, делают его идеальным элементом для будущих оптических цепей.




Комментарии
А почему в ключевых словах нет слова "шепчущий" а текст буквально испещрён им?
Это "просто" хитрый резонатор и ничего там не шепчет.
Клюев Павел Геннадиевич, 20 декабря 2010 23:37 
да, спасибо за замечание, добавляю

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Электронные мозги
Электронные мозги

Конкурс СЗМ-изображений 2017 от компании НТ-МДТ Спектрум Инструментс
Примите участие в конкурсе, поделитесь своими результатами с мировым СЗМ-сообществом и получите ценные призы!

Лауреатом премии Rusnanoprize 2017 стал создатель высокоэффективных солнечных ячеек Михаэль Гретцель
Обладателем международной премии в области нанотехнологий Rusnanoprize 2017 за разработки в области наноматериалов и модификации поверхностей стал швейцарский учёный Михаэль Гретцель. Торжественная церемония награждения лауреата состоялась на Форуме «Открытые инновации».

Школа на ладони: у нас есть из чего строить будущее!
В начале октября 2017 года стартовала XI осенняя сессия конкурсной образовательной программы для школьников «Школа на ладони»

Вспомнить все (total recall). Часть 3. Методы исследований в нанотехнологиях (практика)
Коллектив авторов
В третьей части рассматриваются экспериментально - практические материалы, связанные с методами анализа продуктов нанотехнологий, в том числе стандартные аналитические, физико – химические и структурные методы анализа. Участники могут изучать отдельно данный курс или комбинировать его с двумя предыдущими.

Вспомнить все (total recall). Часть 2. Решение задач и проектная работа (образование и самоподготовка)
Коллектив авторов
Во второй части рассматриваются обзорные материалы материалы по нанотехнологическому образованию и проектной деятельности (Раздел А), текстовый и иллюстративный материал по образовательным и социальным аспектам с сфере нанотехнологий (Раздел Б), а также самый важный раздел для подготовки к Олимпиадам данной серии, содержащий сборники заданий и решений за 10 олимпиадных лет (Раздел В).

Вспомнить все (total recall). Часть 1. Наноматериалы и нанотехнологии (теоретические аспекты)
Коллектив авторов
В первой части рассматриваются теоретические материалы, сгруппированные по важнейшим темам (Раздел А), уровню сложности (Раздел Б), для свободного чтения по основным группам рубрикатора РОСНАНО (Раздел В), а также для прохождения викторин самоконтроля (Раздел Г).

Система практик ФНМ МГУ
А.Б.Тарасов, А.В.Кнотько, Е.А.Гудилин

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!

Закон о реформировании РАН

В Совместном заявлении Совета по науке и членов Общественного совета Минобрнауки предлагается отозвать нынешний проект закона о "реформировании" РАН из Государственной думы и вернуться к его рассмотрению с соблюдением процедуры утвержденной постановлением Правительства РФ №851 от 25.08.2012, и указом Президента РФ №601 от 07.05.2012, которая была грубо нарушена. Мы предлагаем Вам высказать (анонимно) свое мнение в данном опросе, чтобы его статистические результаты были видны всем участникам опроса и общественности.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.