Генерация второй гармоники пучка Гаусса
Лазерные системы как важная прикладная область в современной электронике. Характеристика способов генерации лазерного луча. Создание генерации второй гармоники пучка Гаусса как переходного моделирования волны с использованием нелинейных свойств материала.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 25.02.2016 |
| Размер файла | 613,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Киевский политехнический институт
Генерация второй гармоники пучка Гаусса
Ксенофонтова Анастасия Андреевна,
бакалавр
Цыпарская Алена Анатольевна,
студент
Научный руководитель: Цыбульский Леонид Юриевич,
старший преподаватель
кафедры электронные приборы и системы
Аннотация:
В роботе проводилось исследование, которое показывает, как создать генерацию второй гармоники пучка Гаусса, как переходное моделирование волны, используя нелинейные свойства материала. В роботе используется пакет программ COMSOL Multiphysics. Главная цель этого моделирования состоит в том, чтобы вычислить генерацию второй гармоники, когда импульс пройдет вдоль по геометрии на 20 мкм. Таким образом мы должны узнать сколько времени нужно для импульса, чтобы войти, пройти, и исчезнуть из объема.
Abstract:
In this article we considered and show how to use the software package COMSOL Multiphysics to create second harmonic generation beam Gauss. Main objective of the study is that to calculate generation second harmonic. The pulse travels along the 20 µm geometry. You must determine how long it takes for the pulse to go to pass and disappear from the scope.
Ключевые слова:
генерация второй гармоники пучка Гаусса; нелинейный материал; программа COMSOL Multiphysics; импульс; поляризация.
Keywords:
Second Harmonic Generation of a Gaussian Beam; nonlinear materials; program COMSOL Multiphysics; momentum; polarization.
Лазерные системы - важная прикладная область в современной электронике. Есть несколько способов генерации лазерного луча, но все они имеют одну общую черту: длина волны определяется вынужденным излучением, которое зависит от параметров материала. Особенно трудно найти лазеры, которые производят волны короткой длины (например, ультрафиолетовый свет). С нелинейными материалами возможно сделать гармонику, которая равна кратным числам частоты лазерного света. Из материалов можно непосредственно генерировать лазерный луч с длинной волны равной половине начальной длины.
Эта модель показывает, как создать генерации второй гармоники в моделировании переходных волн, используя нелинейные свойства материала. YAG (л = 1.06 мкм) лазерный луч фокусируется на нелинейный кристалл, таким образом, что наименьшая ширина пучка находится внутри кристалла.
Когда лазерный луч распространяется он проходит в качестве приближенной плоской волны с интенсивностью поперечного сечения гауссовой формы. Ширина пучка определяется как характерная длина гауссовой функции. Сфокусированный лазерный пучок имеет минимальную ширину,, в определенной точке вдоль направления распространения. Решение нестационарных уравнений Максвелла дает следующее электрическое поле (X-компонент) [3] (рис. 1):
Рис. 1. Уравнение электрического поля (X-компонент).
В этих выражениях:
щ - угловая частота,
r - радиальная цилиндрическая координата,
и k - число волны.
Фронт волны луча не точно плоский, он распространяется, как сферическая волна с радиусом R (z). Близко к точке минимальной ширины волна практически плоская. Эти выражения используются для возбуждения плоской волны на одном конце цилиндра.
Рис. 2. Объем через, который проходит волна.
В этом примере проблема решена как 2D сечение, которое напоминает осевую симметрию задачи. Тем не менее, через х-поляризацию E-поля, правда, осевая симметрия не может быть использована (доступна в качестве режима приложений в COMSOL Multiphysics [1]). Здесь 9 направлений приближенно со стандартным 2D приятным, пренебрегая оборотом вокруг оси. Вторая гармоника, вероятно, не оказывает существенного влияния на изображение.
Нелинейные свойства для 2-й генерации гармоник в материале можно определить с помощью следующей матрицы,
Рис. 3. Матрица поляризации.
где P - поляризация. Модель только использует d11 параметр для простоты. Чтобы сохранять проблемный размер маленьким, нелинейный параметр увеличен некоторыми порядками величины. У кристалла здесь есть F / V, когда ценности для большей части материалы обычно находятся в F / V.
Без этого усиления, найденная 2-я гармоника требует, чтобы z направление геометрии было намного длиннее, приведя к большой проблеме. Гауссов пучок также возбуждается в виде импульса во времени, используя функцию Гаусса конверта.
Основная цель этого моделирования является расчет генерации второй гармоники при импульсе, проходящей по геометрии 20 мкм. Таким образом, мы должны найти то время, которое нужно для импульса, чтобы войти, пройти и исчезнуть с данного объема.
Результаты
Импульс имеет характерное время 10 фс, а ниже вы можете увидеть импульс после 60фс.
Рис. 4. Импульс после 60 фс.
После 90 фс импульс достигает предела продукции (см. Рис 2). Моделирование должно продолжиться в течение еще 30 фс, таким образом, импульс полностью исчезает.
генерация вторая гармоника пучок гаусс
То есть время, при котором импульс пройдет по геометрии 20 мкм = 120 фс.
Рис. 5. Импульс после 90 фс.
Библиографический список
1. comSOL Multiphysics [Электронный ресурс]: URL: https: // www.comsol.ru/
2. Генерация второй гармоники [Электронный ресурс]: URL: https: // ru. wikipedia.org/wiki/Генерация_второй_оптической_гармоники.
3. Гауссов пучок [Электронный ресурс]: URL: https: // ru. wikipedia.org/wiki/ Гауссов_пучок.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика работы лазеров. Рассмотрение импульсного "режима свободной генерации", генерации "пичков". Подробное изучение методов получения коротких мощных импульсов излучения лазера с использованием режима модуляции добротности резонатора.
реферат [123,4 K], добавлен 21.08.2015Расчет автогенератора, спектра сигнала на выходе нелинейного преобразователя, электрических фильтров для второй и третьей гармоники. Расчет масштабного, развязывающего и выходных усилителей. Спецификация резистора, усилителя, конденсатора, транзистора.
курсовая работа [496,6 K], добавлен 28.05.2015Сущность метода частотно-фазовой автоматической подстройки частоты в тракте формирования и генерации радиопередающего устройства. Фазовый анализ генератора Мейснера. Способы улучшения динамических свойств системы и повышения ее помехоустойчивости.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.01.2014Физические принципы генерации гармонических СВЧ-сигналов широкополосных каналов связи. Базовая конструкция оптоэлектронных генераторов. Расчет мощности нелинейной генерации в планарных структурах с областями модулированной диэлектрической проницаемости.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 18.06.2014Лазерные фототелеграфные устройства. Факсимильные аппараты. Фазирование передающего и принимающего аппаратов. Избыточность факсимильного сообщения. Упрощенная схема участвующих в генерации уровней энергии в аргоновом лазере с водяным охлаждением.
контрольная работа [81,6 K], добавлен 21.02.2009Расчет реакции цепи на воздействие произвольной формы. Импульсная характеристика цепи. Cхема автогенератора и график колебательной характеристики. Крутизна характеристики транзистора, при которой наступит самовозбуждение автогенератора. Частота генерации.
аттестационная работа [461,5 K], добавлен 20.02.2009Система определения координат движущихся объектов с лазерным сопровождением. Прецезионные дальномеры на основе двухволнового инжекционного лазера. Методы определения координат (целеуказания) и наведения на объект лазерного пучка с заданной точностью.
реферат [881,6 K], добавлен 14.12.2014Условия возникновения генерации синусоидальных сигналов. Обзор генераторов гармонических колебаний. Схема моста Вина. Формулы расчета элементов генераторов. Разработка RC-генератора с фазовращателем на операционном усилителе с частотой генерации 2 кГц.
курсовая работа [144,8 K], добавлен 21.10.2014Характеристика и функция лазерного резонатора, обеспечение обратной связи фотонов с лазерной средой. Лазерные моды – собственные частоты лазерного резонатора. Продольные и поперечные электромагнитные моды. Лазер на ионах аргона и криптона, его устройство.
реферат [1,5 M], добавлен 17.01.2009Исследование конструктивных особенностей, принципа действия и применения лазерного гироскопа. Описания сверхбольших лазерных гироскопов. Анализ схемы конструкции моноблочного лазерного гироскопа. Перспективы развития гироскопического приборостроения.
реферат [829,1 K], добавлен 15.03.2016Сравнительный анализ кристаллических иттербий-эрбиевых сред для полуторамикронных лазеров. Пороги генерации сенсибилизированной трехуровневой лазерной среды. Способы получения образцов кристалловолокон на основе ниобата лития. Метод лазерного разогрева.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 02.09.2015Создание и проекционный перенос изображения с помощью пучка электронов. Характеристики рассеяния электронов в слое электронорезиста. Рентгеношаблон. Использование синхротронного излучения в рентгенолитографии. Источник рентгеновского излучения.
реферат [826,6 K], добавлен 14.01.2009Два подхода к процессу фотопотемнения. Световод легированный Yb2O3. Спектры люминесценции, полученные при возбуждении лазера. Обработка данных с синхротрона Desy. Функция Гаусса. Зависимость интегральной люминесценции от длины волны накачки образца.
контрольная работа [2,5 M], добавлен 06.01.2016Уравнения ВАХ нелинейного элемента, полевого транзистора. Спектр выходного тока вплоть до десятой гармоники. Временные диаграммы входного напряжения, тока. Индуктивность и полоса пропускания контура. Амплитудный детектор вещательного приёмника.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 30.11.2007Разложение периодического сигнала на гармоники. Расчет фильтра для полосы частот с согласованием на выходе с сопротивлением нагрузки Rн. Расчет передаточной функции по напряжению Ku(p), графики АЧХ и ФЧХ фильтра. Расчет переходной характеристики фильтра.
курсовая работа [465,5 K], добавлен 21.01.2009Характеристика локальной вычислительной сети - системы взаимосвязанных компьютеров, работающих в пределах одного помещения, здания, организации. Разработка основных проектных решений. Структурирование по подъездам. Минимизация толщин кабельного пучка.
лабораторная работа [1,3 M], добавлен 27.02.2013Определение отклика пассивной линейной электрической цепи на заданное воздействие временным и спектральным методом: разложение входного сигнала на гармоники, построение АЧС и ФЧС, расчет коэффициента передачи, расчет переходной и частотных характеристик.
курсовая работа [589,9 K], добавлен 31.12.2010Общие сведения о графене - двумерной аллотропной модификации углерода, история его открытия, структура, псевдомагнитные свойства. Получение нового полупроводникового материала на основе графена. Один из способов создания графенового двоичного триггера.
доклад [3,8 M], добавлен 20.05.2013Программа моделирования высокочастотных электромагнитных полей CST Microwave Studio. Проектирование основных узлов лампы бегущей волны (ЛБВ) W-диапазона. Замедляющая, электронно-оптическая, фокусирующая системы ЛБВ. Выводы энергии из замедляющей системы.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 27.09.2016Классификация частот и генераторов. Резонансный метод генерации частот и источники погрешности. Их назначение и область применения. Схема генератора высокой частоты. Основные технические характеристики. Получение синусоидальных колебаний высокой частоты.
курсовая работа [216,2 K], добавлен 04.04.2010
