RU40543U1 - Адаптивный генератор оптических резонансов - Google Patents

Abstract

Адаптивный генератор оптических резонансов или сокращенно "Агенор" как устройство относится к альтернативным преобразователям энергии для аккумуляции и передачи энергии на большие расстояния без проводов по самообразующемуся оптическому тракту. Основываясь на физических процессах адаптивной оптики и пучковой энергетики с использованием оптического смесителя - ионизованный газ, в котором генерируется обращенная по фазе волна. За счет управления вынужденным рассеянием Мандельштама-Брюллюэна по оптическому тракту определяют в нелинейной среде как оптический смеситель условия объединения процессов обращения четырехволнового взаимодействия как кубически-нелинейная среда с трехволновым взаимодействием как квадратично-нелинейная среда на базе управления движения токов на всей длине оптической трассы. Как известно, что мощные лазеры очень дорогие, а их коэффициент полезного действия очень низок. Реализация "Агенора" позволяет завершить этап развития технологии: "энергетический луч- потребитель". Используется в своей работе эффект ВРМБ, который является доминирующим во многих средах, но в основном в качестве рассеивающих сред используются в основном жидкости и сжатые газы что позволит отказаться на оптическом тракте использование твердотельных линз и отражающих зеркал. Использование "Агенора" позволит чистить атмосферу Земли от конгломератов аэрозолей. Абривиатура из первых букв согласно легендам древней Греции, определяет имя царя финикийского города Сидена, у которого было три сына и дочь Европа, то судя по /1/ и /2/ эта технология определяет большие возможности и перспективы, а само устройство ляжет в основе создания совершенно новых технологических процессов. Высокие скорости макрополяризационных процессов по условию большой длины когерентности позволит создать лазерную технологию по перемещению крупных объектов в пространстве на период ликвидации углеводородных запасов Земли.

Description

Область применения.

Предполагаемое изобретение относится к энергетике для аккумуляции и передачи энергии на большие расстояния по самообразующемуся оптическому тракту.

Уровень техники.

В лазерных установках, предназначенных для осуществления управляемого термоядерного синтеза, используются мощные импульсные лазеры и сложные системы многокаскадного усиления /1/ располагающиеся вдоль оптического тракта.

Активные среды усилителей, светоделители, элементы фокусирующих устройств, воздушные промежутки вносят накапливающие искажения в волновой фронт светового импульса, испущенного лазером - излучателем; в результате жесткая фокусировка излучения на мишень сказывается невозможной. К данной проблеме непосредственно примыкает проблема передачи мощного светового излучения на значительные расстояния как в земной атмосфере, так и в космическом пространстве.

Эти трудности оказались преодолимы при использовании методов

адаптивной оптики. Они позволяют решить две весьма важные задачи. Во-первых, мощный излучатель с адаптивной передающей системой, в принципе, может и не давать дифракционного- ограниченного излучения. Поэтому допустимо использовать источник, например лазер, в котором за счет некоторого ухудшения когерентности реализуется более высокая выходная мощность. Во-вторых, адаптивная система в существенной мере компенсирует фазовые искажения по трассе излучения. В результате возможно значительное улучшение качества светового пучка вблизи приемного конца трассы - вплоть до восстановления фактического плоского волнового фронта.

В /1/ представлены две схемы получения волны с обращенным фронтом при четырех волновом взаимодействии в кубично-нелинейной среде и трехволновом взаимодействии в квадратично-нелинейной среде. В кубично-нелинейной среде при четырехволновом взаимодействии ярко выражено быстрое срабатывание обратной связи. По сравнению с методом четырехволнового взаимодействия схема для обращения волнового фронта трехволнового взаимодействия в квадратично-нелинейной среде (с квадратичной по полю нелинейной добавкой в выражении для поляризации) имеет существенные отличия т.к. требует использования плоского зеркала, кроме того, здесь происходит некоторый "снос" обращенной волны в поперечном направлении. К недостаткам этих схем следует отнести, что эти схемы в качестве нелинейной среды как оптический смеситель используются кристаллические материалы, которые устанавливаются по трассе излучения, и уже в них происходит смещение корректируемой (искаженной) световой волны с некоторой опорной волной, которую можно назвать волной накачки. В процессе смещения в нелинейной среде генерируется новая волна, по фазе обращенная по отношению к корректируемой волне.

Известна схема /2/ в использовании лазера для создания пучковой энергетики. В систему напускают ионизованный газ-плазму. Обладая положительным зарядом, плазма компенсирует заряд пучка, позволяет собственному магнитному полю сжать ток, прием пучок заряженных частиц плазмы перемещается параллельно лазерному лучу. Где мы уже наблюдаем, когда в качестве оптического смесителя использование ионизованного газа, а в место опорной волны когерентный лазерный луч.

Сущность изобретения.

Технический результат достигается при реализации заявленного изобретения, заключается в том, что объединяются две схемы получения волны с обращенным фронтом как четырехволнового, так и трехволнового взаимодействия на основе единого оптического смесителя - как ионизованная газовая среда с образованием токов в ней под действием лазерного излучения и по согласованию фаз отдельных (парциальных) волновых фронтов, создаваемых отдельными

отражающими элементами с самообразованием оптического тракта по трассе излучения, по условию ВРМБ (вынужденного рассеяния Мандельштама-Брюллюона, где соответственно складываются либо амплитуды поля, либо интенсивности (квадрат амплитуды), определяя условия передачи энергии без потерь с регулировкой мощности токов по трассе, причем трехволновое взаимодействие за счет поперечного "сноса" общенного фронта позволяет удерживать диаметр трассы от самосжатия.

Указанный технический результат достигается тем, что адаптивный генератор оптических резонансов, включающий использование когерентного лазерного источника, содержит многорупорную антенну с генератором СВЧ -излучения с добавлением зеркала - параболоида вращения (по форме) с отверстием в центре, напротив которого со стороны раскрыва зеркала смонтирован лазерный излучатель, причем рупоры размещены по периметру зеркала и освещают ее выпуклую сторону.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "новизна" Сравнение заявляемого устройства, решения технической задачи, не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Перечень Фигур. Сведения, подтверждающие конкретное исполнение.

Фиг.1 Определяет вид сбоку. фиг.2 Определяет вид спереди.

Зеркало - 1 выполнено из металла и монтируется с рупорами многорупорной антенной - 2. Рупоры антенны - 2 через трубчатые волноводы - 3 соединены с Генератором СВЧ излучения - 4. В центре зеркала -1 имеется отверстие - 6 для прохода лазерного луча. В раскрыве зеркала - 1 крепится соосно отверстию - 6 лазерный излучатель - 5 непрерывного действия. В зависимости от назначения устройства и определенной среды, где будет действовать устройство подбирается индивидуально.

Заявленное устройство работает следующим образом: Включается в работу генератор СВЧ-4. Энергия СВЧ-излучения проходя через волновод-3 и рупоры многорупорной антенны - 2 облучают поверхность зеркала - 1, нагревают ее и частично отражаются в пространство перед зеркалом - 1. Нагрев зеркала - 1, падающее и отражающее излучение определяют ионизацию среды и комбинационное рассеяние (ВКР)- тепловая накачка. Заметим, что при вынужденном комбинационном рассеянии усиливается лишь стоксов компонент рассеянного света (электромагнитной волны), причем для стоксовых частот ВКР условия фазового синхронизма выполняется автоматически. Включается в работу лазер - 5. Лазерный луч проходя через отверстие - 6 в зеркале - 1 попадая в зону ионизованного и разогретого газа. Согласно /4/ система, подверженная действию когерентного внешнего поля выходит из состояния термодинамического равновесия.

При рассмотрении поведения спин систем, взаимодействующих с внешнем полем, полый Гамильтониан можно представить в виде суммы трех гамильтонианов Н_о, Н_ког. и Н_случ., т.е. в данном случае в качеству случайного гамильтониана и определяются образования (парциальных) волновых фронтов продольных колебательных процессов, определяя согласование фаз, как условие приводящее к установлению в системе термодинамического равновесия. Таким образом лазер помогает нейтрализовать хаотическое тепловое движение, т.к. он мало расходится и остается достаточно сжатым на огромном расстоянии, причем обладая положительным зарядом, плазма в поле действия лазерного луча компенсирует заряд, позволяет собственному магнитному полю сжать ток, а продольные акустические волны парциальных частот приводят к движению заряженных частиц вдоль луча и определяя условия нелинейности оптического смесителя - ионизованной среды возле луча, определяя нелинейную макроскопическую поляризацию, причем поляризация на гармониках основного излучения - лазерного является источником излучения на частотах 2ω и 3ω. Возникновение постоянной составляющей поляризации, сопутствующей образованию второй гармоники, эквивалентно эффекту выпрямления колебаний оптических частот. Появление дополнительной поляризации на основной частоте, значение которой пропорционально кубу напряженности электрического поля волны, сопутствует образованию третьей гармоники и соответствует эффекту самовоздействия световой волны, приводящему к самофокусировке и самоканализации излучения за счет увеличения коэффициента преломления на пути распространения излучения. Образующийся диэлектрический волновод сужается, если для угла расходимости излучения выполняются условия полного внутреннего отражения, так что преломляемые волны не покидают самоканализирующегося пучка. Известно, что рассеяние Мандельштама-Бриллюэна наблюдается при флуктуациях показателя преломления, вызванных флуктуациями акустического поля в среде, где одним из проявлений дисперсии /4/ скорости звука в окрестности резонанса является вращение плоскости поляризации линейно поляризованной продольной звуковой волны. Такую волну можно представить в виде суммы двух циркулярно-поляризованных волн. Различие фазовых скоростей этих волн приводит к повороту плоскости линейно-поляризованной волны на угол, пропорциональный коэффициенту поглощения и длине образца, определяя условия фазового сопряжения через угловую анизотропию.

При распространении лазерного излучения в самоканализирующем пучке вызывает вынужденное рассеяние Мандельштама-Бриллюэна (ВРМБ)."Вынужденное" оно потому, что теперь световая волна рассеивается на

акустических волнах, которые она сама же и возбуждает (за счет явления электрострикции /3/. Интенсивность этих акустических волн может стать значительной в результате будет наблюдаться существенное усиление интенсивности рассеянной световой волны. За счет рассеивания СВЧ излучения и теплового излучения от зеркала - 1 мощность лазерного излучения уже может быть меньшей, для получения этого эффекта, причем при ВРМБ на акустической волне, распространяющейся попутно со световой, частотой рассеянного света уменьшается на величину равную частоте звука, такой рассеянный свет называют стоксовым компонентом. При рассеянии на встречной акустической волне частота рассеянного света увеличивается - появляется анистоксов компонент. Если для стоксовых частот ВКР условия фазового синхронизма выполняется автоматически, то для ВРМБ необходимо соблюдение условия векторного синхронизма, чем и определена форма зеркала - 1 как параболоид вращения, с учетом угла кривизны по условию диэлектрической восприимчивости среды. Образование двух циркулярно-поляризованных волн, двигающихся навстречу друг к другу в акустическом поле пучка при ВРМБ при дисперсии и определяет условия оптических резонансов (на парциальных) частотах, когерентных импульсов на условия синхронного взаимодействия четырех волн на кубично-нелинейных средах и волнового фронта токов смещения в пучке как удвоенное произведение трехволнового взаимодействия в квадртично-нелинейной среде для токов, определяя во взаимосвязи квазисинхронные взаимодействия, т.е. за счет действия трехволнового взаимодействия по причине "сноса" обращенной волны, компенсируется процесс самосжатия пучка, обеспечивая постоянство радиуса оптического тракта по всей трассе излучения.

Известно /3/, что каждая компонента нелинейной поляризации характеризуется определенным частотным и пространственным распределением, задаваемым электромагнитным полем, которое ее индуцирует. Кроме того, каждая такая компонента является источником электромагнитного поля на соответствующей комбинационной частоте. Таким образом, имеют дело со связанными колебательными процессами, которые носят резонансный характер. При когерентном частотном и пространственном согласовании взаимодействие электромагнитных волн в нелинейной среде максимально. В условиях пространственного фазового синхронизма возможно осуществление направленной передачи энергии от электромагнитной волны накачки к волнам комбинационных частот. Несинхронное взаимодействие приводит к периодической перекачки энергии между волной накачки и волнами комбинационных частот.

Claims (1)

1. Адаптивный генератор оптических резонансов, включающий использование когерентного лазерного источника для образования оптического смесителя в виде ионизированного газа, содержит многорупорную антенну СВЧ-излучения с генератором с добавлением зеркала параболоида вращения (по форме) с отверстием в центре, напротив которого со стороны раскрыва зеркала монтируется лазерный излучатель, причем рупоры располагаются по периметру зеркала и освещают ее выпуклую сторону.