Optical Feedback

Optical Feedback التغذية العكسية الضوئية
يعمل الليزر مثل أي مذبذب الكتروني، وفكرة المذبذب هو جهاز ينتج ذبذبات بدون وجود
مؤثر خارجي، ولشرح ذلك نستخدم مثال جهاز مكبر الصوت والذي يتكون من ميكرفون
كما في amplifier يوصل بينهما جهاز تكبير speaker وسماعة microphone
الشكل التالي:
عندما يكون الميكرفون موضوع اً أمام السماعة كدائرة مغلقة فإننا نسمع صفير متصل من
السماعة وذلك بدون الحاجة إلى مصدر صوت خارجي.
28/10/1431
2
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 3
وهذه فكرة التغذية العكسية حيث أن الإشارة الصوتية الداخلية الصادرة من
يلتقط بواسطة الميكرفون ومن ثم يتم تكبيره بواسطة (noise) السماعة
المكبر ويعاد بثه من خلال الميكرفون وتتكرر العملية إلى أن يتم تكبير الصوت
ويصدر على شكل صفير متصل.
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 4
وبنفس الفكرة يعمل مذبذب الليزر حيث يتم إعادة جزء من
الفوتونات المكبرة بواسطة عملية الانبعاث الاستحثاثي باستخدام
م ا ريا ليتم تكبيرها، والشكل التالي يوضح فكرة عمل مذبذب الليزر.
28/10/1431
3
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 5
فإنها تتكبر active medium خلال مادة مكبر الليزر Io عندما تسقط فوتونات ذات شدة
R فإن جزء من الأشعة ينعكس بمقدار 2 R وباستخدام مرآة 2 IoG وتصبح شدة الأشعة G بمقدار
IoGR وتصبح شدة الأشعة , 2
مرة أخرى وتخرج G تعمل الم أ رة على إعادة الأشعة للمكبر مرة أخرى لتتكبر الأشعة بمقدار
IoGR2IoGR2GR وتكون شدة الأشعة عند انعكاسها 1 R لتسقط على الم أ رة الأخرى 1 G
وهذا ما يحدث للأشعة عند دخولها للمكبر خلال دورة تكبير واحدة ويكون التكبير المكتسب في
R1R والفقد في الأشعة يكون ناتج عن. 2 GG المقدار
والشرط الأساسي ليصبح المذبذب يعمل كمكبر للإشارة هو أن يكون الناتج النهائي بعد دورة واحدة
أي أن، Io أكبر من الإشارة الأصلية
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 6
IoGR2GR1 ? Io
GR2GR1 ? 1 **
This is the condition for the oscillator to become amplifier. i.e. the
Gain for single round trip is ? 1
The gain is given by the function
Substitute for G in equation ** we get
28/10/1431
4
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 7
This equation can be written as follow
والطرف Gain per unit length الطرف الأيسر من العلاقة السابقة تمثل
Losses per unit length الأيمن يمثل
يعبر عن مقدار الفقد في الإشارة لذا فإن ?? لنفرض أن الرمز
لا يعتمد على التردد وفي ھذه الحالة يمكن losses نلاحظ أن الخسارة
كدالة في التردد بخط مستقيم كما Gain تمثيل الخسارة على منحني ال
في الشكل
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 8
يمكن أن تنتج ليزر ولكن فقط تلك الترددات Gain لاحظ أنه ليس كل الترددات تحت منحني
التي تحقق الشرط الذي ينص على أن الحصيلة يجب أن تكون اكبر من أو يساوي الخسارة
كما موضح في الشكل أعلاه v1-v وهذا يتحقق في المدى الترددي 2
28/10/1431
5
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 9
أنه يمكن التعبير عنها بثابت مضروباً في دالة Gain من معلوماتنا السابقة عن دالة ال
كما يلي: line shape function
***
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 10
For homogenous broadening g(v) is given by
Substitute for g(v) and g(vo) in equation *** we get
***
28/10/1431
6
Physics Academy
Dr. Hazem Falah Sakeek 11
vo. عند التردد Gain عند أي تردد بدلالة ال Gain وهذه المعادلة تعطي ال
For the laser action the gain at frequency vo should be grater
than the losses ? ,i.e.
ذي ?? ال Bandwidth for the laser رددي ?? سنقوم في الخطوات التالية بإيجاد المدى الت
?v Gain يتحقق فيه شرط الحصول على الليزر وعلاقته باتساع منحنى ال
Physics