Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 2020 годы»

Измерение импульсной мощности и формы импульса В идеальном устойчивом режиме длина когерентности излучения ЛСЭ равна длине светового импульса. В связи с этим часто о длине (длительности) световых импульсов судят по ширине его спектра излучения, измерения которого много проще. Однако реальные свойства излучения намного сложнее. В основном они определяются различными неустойчивостями, среди которых в ЛСЭ наиболее ярко проявляется так называемая неустойчивость боковых полос (sideband instability). В обычных режимах без специальной стабилизации этой неустойчивости длина когерентности всегда меньше длительности импульса. В стабилизированном режиме (стабилизация достигается при оптимальной отстройке частоты повторения электронных сгустков от обратного периода распространения световых импульсов в оптическом резонаторе) длина когерентности практически равна длительности импульса. Поскольку ширина спектра ЛСЭ в зависимости от степени стабилизации и других факторов может изменяться почти на порядок (от 2% до 0.3 %) ясно, что измерение спектра само по себе в общем случае не позволяет правильно определять длительность импульса и, соответственно, импульсную мощность. Ширина спектра дает только длину когерентности. Таким образом, необходимо измерять длительность импульса каким-либо прямым способом. Для решения задачи точного измерения формы импульса, а, следовательно, и пиковой мощности терагерцового ЛСЭ потребовался детектор, способный работать на пикосекундных временах. Из быстродействующих детекторов на рынке присутствуют несколько моделей с заявленным быстродействием до одной 1 нс. Одним из них является быстрый детектор импульсного излучения с шириной полосы λ=2-1200 мкм, временным разрешением до 100пс, и частотным диапазоном 50 и 300 МГц. Он работает при комнатной температуре и способен работать с мощностью от 10 мВт до 500 Вт (рис. 4) Принцип его работы основан на эффекте фотонного эха. Эффект фотонного эха основан на возникновении тока электронов, релаксировавших с возбуждённых уровней в направлении поглощённого фотона. Рис. 4 - Быстрые детекторы для дальнего инфракрасного и инфракрасного диапазона. Данный детектор производится в Санкт–Петербурге Физико-Техническим институтом имени Иоффе. Однако достоверность столь высокого временного разрешения носит теоретические оценки и не подтверждается производителем на практических испытаниях. Кроме того, существует пиродетектор с временем нарастания 500 пс, пригодный для измерения в нашем спектральном диапазоне (рис 5). Рис. 5 - Пиродетектор фирмы Moleсtron. Принцип работы пиродетектора описывался выше. Данный детектор обладает полосой 700 МГц. Он подходит для измерения параметров импульсов излучения дальнего инфракрасного диапазона. Однако временное разрешение не является достаточным для исследования формы импульса ЛСЭ. Рис. 6 - Интерферометр Майкельсона. 1 - излучение ЛСЭ, 2 - ослабитель, 3 - делитель, 4 - неподвижное зеркало, 5 - подвижное зеркало, 6 - нелинейный диод Шоттки. Для решения проблемы измерения длины когерентности, а так же длительности и формы импульса было решено попробовать применить диод Шоттки. Готового коммерческого образца быстрого детектора на основе диода Шоттки нет, поэтому был разработан и изготовлен ранее не использованный детектор на основе диода Шоттки для определения длительности и формы импульса ЛСЭ. [13] Изначально планировалось использовать диод, вводя его в нелинейный режим и поместив в одно из плечей интерферометра Майкельсона (Рис. 6). Рис. 7 - Моделированный сигнал с нелинейного диода Шоттки, установленного в одном из плечей интерферометра Майкельсона При использовании классической схемы интерферометра Майкельсона с нелинейным детектором в одном из его плеч можно измерять малые времена порядка пикосекунд. В интерферометре это представляется возможным благодаря переводу проблемы измерения малых времён в измерение малой координаты. Измерение времён порядка пикосекунды достигаются изменением интерференционной картины при изменении координаты подвижного зеркала интерферометра на десятые доли миллиметра, что легко достижимо. При такой схеме диод имеет наибольшую чувствительность и благодаря интерферометру Майкельсона можно измерить как длину импульса ЛСЭ, так и длину его когерентности. [14] При моделировании сигнала с нелинейного диода Шоттки в интерферометре Майкельсона были получены результаты, представленные на рис. 7. Эта классическая схема с интерферометром удобна при измерении стабильных и гладких импульсов, нелинейное преобразование которых легко восстановить. Однако, максимальная мощность ЛСЭ достигается в нестабильных режимах работы, где световой импульс ЛСЭ не является устойчивым и гладким и применить схему с интерферометром Майкельсона представляется сложным. Первые измерения формы и длительности импульса ЛСЭ мы решили сделать напрямую. При этом была создана максимально простая конструкция, для которой было достигнуто исключение всех паразитных цепей, чтобы довести сигнал без потери частотных свойств и согласовать его на волновое сопротивление 50 Ом для подключения к осциллографу. Параллельно была разработана методика распайки планарных диодов Шоттки на разъём СР - 50.

Похожие:

	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о нир (заключительный) Рекомендации по оформлению отчетной документации по государственным контрактам на выполнение нир в рамках федеральной целевой программы...
	Отчет о научно-исследовательской работе «Проведение исследований... Офизическом комплексе мгу-игу для исследования космических лучей сверхвысоких энергий (установки Тунка и шал-мгу) (Астрофизический...		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... В рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы
	Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Отчет о научно-исследовательской работе в рамках федеральной целевой... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования