Приборы СВЧ и оптического диапазона (90,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

УДК 621.385.6(076)+ 621.396.67(076) Рекомендовано к изданию методическим советом ПГУТИ, протокол № от 2014 Рецензент: проф., ПГУТИ, зав.каф. Э и А д.ф.-м.н., доц. Клюев Д.,С. V — спонтанное излучение Ne (обычное свечение Ne); VI — диффузия при соударениях со стенками; 33 ( 1 ) 32 ( 2 22 ( 3 ) sp ИКЛl ; sp )ВЛl ; sp ИКЛl . Для создания инверсии населенностей используется электрическая накачка — возбуждение тлеющего разряда в газообразной трубке. При разряде вследствие неупругих соударений со свободными электронами происходит возбуждение атомов гелия, которые могут переходить на метастабильные уровни e2 и e3 (стрелки I). Эти уровни близМетодические указания к лабораторным работам «Приборы СВЧ и оптического диапазона» содержит методику расчета и измерения основных параметров электровакуумных приборов СВЧ и ОД: отражательного клистрона; лампы бегущей волны (ЛБВ); лампы обратной волны (ЛОВ); гелий-неонового лазера разработаны в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки, 11.03.01 Инфокоммуникационные технологии и системы связи, 11.03.02 и предназначены для студентов 4 курса факультета ФТР для лабораторных занятий. ки к уровням 2s или 3s неона. Поэтому при неупругих соударениях возбужденных атомов гелия с невозбужденными атомами неона происходит передача избыточной энергии атомов гелия атомам неона (стрелки II).Атомы гелия переходят в основное состояние (стрелки III), а атомы неона – в возбужденные состояния 2s и 3s (стрелки IV). Так как время жизни атомов неона на уровнях 2s ,3s больше, чем на уровнях 2p , 3p (уровни 2s , 3s — метастабильные, а уровни 2p , 3p — короткоживущие), при определенном токе разряда возникает инверсия населенностей и вынужденное излучение в переходах:  33 лучение в ИК диапазоне;  лучей (ВЛ);  22 Частицы с уровней 3,2 32 sp — излучение в ИК диапазоне. pp возвращаются на основной уровень e1 в два этапа. Сначала происходит спонтанный переход на метастабильный уровень 1s , сопровождающийся обычным свечением неона (стрелка V). Затем частицы удаляются с уровня 1s из-за диффузии на стенки трубки, которым они отдают избыток своей энергии (стрелка VI). Вследствие кратности состояний неона инверсию населенностей и генерацию можно получить на большом числе переходов с различными длинами волн. Выделение генерации на одном из переходов с определенной длиной волны излучения осуществляется за счет избирательных свойств колебательной системы. Устройство гелий-неонового лазера Устройство гелий-неонового лазера схематически показано на рисунке 6.12. В комплект прибора входят источник питания 1 и излучатель 2. Основными элементами излучателя 2 являются колебательная система 3,4 и активный элемент 5. sp — излучение в диапазоне видимых sp — из2 63

Стр.2

денные состояния неона обозначены по Пашену: ns — метастабильные уровни, np — короткоживущие уровни. Эти состояния являются вырожденными — каждое из них представляет собой группу близко расположенных подуровней. Подуровни каждого состояния нумеруются в порядке убывания энергии дополнительными индексами, которые указываются сбоку около каждой группы. Так около состояния 2p стоят цифры 1…10; это означает, что 10 подуровней этого состояния нумеруются от 1 2p до 10 энергия, эВ 21 20 19 I 18 V 17 1s 16 0  He Ne-рабочий газ VI основной уровень Рисунок 6.11. Диаграмма энергетических уровней и квантовых переходов в гелий-неоновом лазере. Электрическая накачка Спонтанные переходы Рабочие (лазерные) переходы; Безызлучательные переходы; e1 — основной уровень; e2 , e3 — возбужденные метастабильные уровни He; I — заселение верхних уровней He путем электрической накачки; II — резонансная передача возбуждения от атомов He атомам Ne при их соударениях, сопровождающаяся переходом атомов He в основное состояние (III), а атомов Ne — в возбужденное состояние (IV); 62 3 2 5 III IV   2p . II II 3s 2s 2 5 5  2   2p 10 1 10 3p 1 СОДЕРЖАНИЕ Лабораторная работа №1. "ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЯ"………………4 Лабораторная работа №2. "ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ МОДУЛЯЦИИ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА……………………………….. 13 Лабораторная работа №3. "ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ ТИПА О"……...21 Лабораторная работа №4. "ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАМПЫ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ ТИПА О"…….28 Лабораторная работа №5. "ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА"……………...39 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ………………………….48 ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ КЛИСТРОНЫ……………………………..…….48 ЛАМПЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ ТИПА О…………………………….....52 ЛАМПЫ ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ ТИПА О………………………..…….56 ГЕЛИЙ НЕОНОВЫЙ ЛАЗЕР……………………………….………….61

Стр.3