Приборы и устройства оптического и СВЧ диапазонов

Учебное пособие

В учебном пособии рассматриваются принципы работы, схемы устройств электровакуумных, полупроводниковых, квантовых приборов СВЧ и оптического диапазонов, общие вопросы оптоволоконных и диэлектрических волноводов. Значительное внимание в книге уделено: физике рассматриваемых явлений в оптоэлектронных и СВЧ устройствах; изучению зависимости и оптимизации параметров и характеристик приборов и устройств от геометрии и режима работы.

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники

Библиографическая запись:

Кущ, Г. Г. Приборы и устройства оптического и СВЧ диапазонов: Учебное пособие [Электронный ресурс] / Г. Г. Кущ, Ж. М. Соколова, Л. И. Шангина. — Томск: ТУСУР, 2012. — 414 с. — Режим доступа: https://edu.tusur.ru/publications/716
Год издания: 2012
Количество страниц: 414
Скачиваний: 100
УДК:   621.371(075.8) + 537.8(075.8)

Оглавление (содержание)

Предисловие

Раздел первый

Электронные приборы СВЧ

Глава 1. Физические основы электронных приборов СВЧ

1.1. Характеристики и особенности электровакуумных приборов

1.2. Основные уравнения и параметры электронных приборов СВЧ

1.3. Электродинамические системы приборов СВЧ

1.3.1. Резонаторы

1.3.2.Замедляющие системы, их параметры и характеристики

1.3.3. Разновидности замедляющих систем

1.4. Принципы модуляции электронного потока

1.5. Отбор энергии от электронного потока

1.6. Волны в электронных потоках

1.7. Фазовые и амплитудные условия усиления и генерации сигналов

Глава 2. Электровакуумные приборы СВЧ

2.1.Пролетные усилительные клистроны

2.2. Отражательные клистроны

2.3. Лампы бегущей и обратной волны О – типа

2.3.1.Элементы линейной теории ЛБВ

2.3.2 Лампы бегущей волны типа О

2.3.3 Лампы обратной волны типа О

2.4. Электронные приборы со скрещенными полями

2.4.1 Движение электронов в скрещенных полях

2.4.2 Многорезонаторные магнетроны

2.4.3 Лампы бегущей и обратной волны типа М

Глава 3. Полупроводниковые приборы СВЧ

3.1.Элементы зонной теории твердого тела

3.2. Лавинно-пролетные диоды

3.3. Диоды Ганна

Глава 4. Применение и регистрация СВЧ энергии

4.1. Нагрев СВЧ энергией

4.1.1. Поведение диэлектриков в электромагнитных полях

4.1.2. Электродинамические системы нагрева диэлектриков полями бегущих волн

4.1.3.Нагрев в поле стоячей волны

4.2. Измерение СВЧ энергии

4.2.1. Калориметрические методы

4.2.2. Болометрические методы

4.2.3. Термоэлектрические методы

Раздел второй

Квантовые приборы СВЧ и оптического диапазона

Введение

Глава 5. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом

5.1. Принцип квантового усиления

5.2. Типы квантовых переходов. Коэффициенты Эйнштейна

5.2.1. Спонтанные переходы и их вероятность

5.2.2. Индуцированные переходы и их вероятность

5.2.3. Безызлучательные переходы и их вероятность

5.3. Уширение спектральных линий

5.3.1. Естественная ширина спектральной линии

5.3.2.Ширина полосы пропускания резонатора Фабри-Перо

5.3.3. Причины уширения спектральной линии

5.4. Общие уравнения баланса

5.4.1. Взаимодействие монохроматического поля с двухуровневой квантовой системой

5.4.2. Мощность поглощения как функция частоты и амплитуды поля. Эффект насыщения

Глава 6. Усиление и генерация электромагнитного излучения

6.1. Принцип работы квантовых усилителей и генераторов и пороговые условия генерации

6.2. Методы получения инверсной населенности в квантовых генераторах и усилителях

6.2.1. Двухуровневая схема

6.2.2. Трехуровневая схема

6.2.3. Четырехуровневая схема

Глава 7. Двухуровневые квантовые генераторы и усилители

7.1. Квантовые стандарты частоты

7.1.1. Принцип действия молекулярного квантового генератора

7.1.2. Условие самовозбуждения генератора

7.2. Квантовые парамагнитные усилители СВЧ (КПУ)

7.2.1. Парамагнетизм в кристаллах

7.2.2. Энергетические уровни парамагнитных ионов

7.2.3. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)

7.2.4. Устройство квантового парамагнитного усилителя

7.2.5.Особенности квантового парамагнитного усилителя и области применения

Глава 8. Общие вопросы построения оптических квантовых генераторов и усилителей

8.1. Диапазон оптических волн и его особенности

8.2. Классификация, используемых в оптико-электронных приборах лазеров

8.3. Структурная схема оптико-электронного квантового прибора

8.4. Оптические резонаторы

8.5. Свойства лазерного излучения. Характеристики излучения лазеров

Глава 9. Оптические квантовые генераторы на твердом теле

9.1. Устройство твердотельных генераторов

9.2.Генераторы на рубине

9.3. Неодимовые лазеры

9.4. Режимы работы твердотельных лазеров. Основные уравнения

9.4.1. Режим непрерывной генерации твердотельного лазера

9.4.2. Пички и режим свободной генерации

9.4.3. Лазер с модуляцией добротности

9.4.4. Синхронизация мод в твердотельном лазере и генерация ультракоротких импульсов (УКИ)

9.4.5. Спектроскопические и угловые характеристики твердотельных лазеров

Глава 10. Газовые лазеры

10.1. Особенности газов как активного вещества для лазеров

10.2.Механизмы возбуждения

10.3. Гелий-неоновый лазер

10.4. Ионный аргоновый лазер

10.5. Молекулярный лазер на углекислом газе

Глава 11. Жидкостные лазеры

11.1.Общая характеристика и особенности жидкостных лазеров

11.2.Жидкостные лазеры на органических красителях

11.2.1. Способы накачки лазеров на основе красителей

11.3.Спектральные характеристики и управление спектром лазера на основе красителей

Глава 12. Полупроводниковые излучатели света

12.1. Полупроводниковые лазеры

12.1.1. Рекомбинация электронов и дырок

12.1.2. Условия и методы получения инверсии населенности в полупроводниках

12.1.3.Инжекционные полупроводниковые лазеры

12.1.4. Оптические и электрические свойства полупроводниковых лазеров

12.2. Светоизлучающие диоды

12.2.1.Устройство СИД на гомо- и гетеропереходах

12.2.2.Типы конструкций СИД и их особенности

Глава 13. Приборы управления лазерным излучением

13.1. Методы модуляции. Классификация

13.2. Электрооптические модуляторы света

13.2.1. Электрооптический эффект Поккельса

13.2.2. Параметры и характеристики модуляторов света

13.3. Акустооптические методы управления параметрами лазерного излучения

13.3.1. Дифракция Рамана—Ната

13.3.2. Брегговская дифракция

Раздел третий

Прием и передача излучения в оптоэлектронике

Глава 14. Приемники оптического излучения

14.1. Физические принципы приема оптического излучения

14.1.1. Поглощение света в твердых телах

14.1.2. Явление фотоэффекта

14.1.3. Фотомагнитоэлектрический и фотогальванический эффект

14.2. Параметры фотоприемников

14.3. Типы фотоприемников

14.3.1 Полупроводниковые фотоприемники

14.3.2. Фотоэлектронные приборы

Глава 15. Средства передачи оптического излучения

15.1.Диэлектрические световоды

15.1.1. Распространение волн в световодах

15.1.2. Типы световодов, их характеристики

15.1.3 Элементы связи

15.2. Волоконно – оптические световоды

15.2.1. Свойства оптического волокна

15.2.2. Параметры характеристики оптических волокон

15.2.3. Ввод и вывод излучения

Раздел четвертый

Опто-электронные системы и их применения

Глава 16. Системы обработки и хранения информации

16.1. Структура системы оптической обработки сигналов

16.1.1. Принцип аналоговой оптической обработки информации с помощью когерентных световых полей

16.2. Способы выполнения математических операций оптическими системами

16.2.1. Вычисление корреляционных функций

16.2.2. Преобразование Фурье в оптической системе

16.2.3. Пространственная фильтрация

16.2.4. Согласованная фильтрация

16.2.5. Распознавание образов

Глава 17. Различные применения оптико-электронных квантовых приборов и систем

17.1. Применение твердотельных лазеров

17.2. Применение газовых лазеров

17.3. Области применения полупроводниковых источников излучения

17.4 Акусто – оптические системы обработки радиосигналов

17.4.1. Классический акустооптический спектроанализатор

17.4.2. Акустооптические процессоры

17. 4.3.Перспективы развития акустооптических систем

Список осокращений и обозначений параметров

Список рекомендованной литературы