Обсуждение:Волоконный лазер

Рецензирование КХС

Здесь находятся завершившиеся обсуждения. Просьба не вносить изменений.

Рецензирование статьи Волоконный лазер

Статья об одном из современных приборов квантовой электроники, разработка и внедрение в промышленность которых активно идет последние десятилетия. Интересует критика в любой области, статья предполагается к выдвижению на КХС. Ошибки и буквы ё правьте смело — за этим следил, но мог и пропустить что-то. --Alex-engraver 19:32, 30 июля 2011 (UTC)

• Что имеется ввиду под резонатором, построенным на базе оптического волокна? — Артём Коржиманов 19:46, 30 июля 2011 (UTC)
  • Имеется ввиду, что резонатор относится непосредственно к оптическому волокну (к примеру, брэгговские решётки, созданные там, или кольцевой резонатор, образованный самим волокном, но не не пара зеркал извне волокна). --Alex-engraver 20:11, 30 июля 2011 (UTC)

    Просто для меня «резонатор, построенный на базе того-то» полностью синонимично «резонатору, активной средой которого является то-то». Может, как-то переформулировать? — Артём Коржиманов 20:13, 30 июля 2011 (UTC)

    Исправлено. --Alex-engraver 21:11, 30 июля 2011 (UTC)

• «в кольцевом резонаторе, с подключённым к нему обычным волокном длиной 2 км…» — действительно, 2 километра? Что-то многовато, хотя я, конечно, не специалист. — Артём Коржиманов 18:31, 1 августа 2011 (UTC)

  2 км оптоволокна — это небольшая бобина. То, что Вы могли видеть, как прокладывают оптоволокно толстыми кабелями — это объединение многих десятков отдельных волокон в один защитный кожух, а диаметр одного волокна обычно до нескольких сот мкм и его можно намотать очень много на небольшой диаметр. --Alex-engraver 18:58, 1 августа 2011 (UTC)

  Волоконные лазеры создают буквально у меня под носом — в соседней лаборатории, но я к ним никогда не заходил, надо будет взглянуть как-нибудь. 2 км активной среды, это впечатляет! :) — Артём Коржиманов 20:34, 1 августа 2011 (UTC)

  Вай, спасибо за ссылку, почитаю :) --Alex-engraver 21:14, 1 августа 2011 (UTC)

  Собственно, вот ссылка на автореферат кандидатской главного автора статьи, там можно ещё ссылок на их работы посмотреть, если интересно. 23:04, 1 августа 2011 (UTC)

  О! --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

• «Оно вызывает омические потери для поляризации, ортогональной к поверхности нити.» — плохо сформулировано, у нити большая поверхность, не сразу понятно, что имеется ввиду та, которая прямая (если речь идёт о D-образном сечении). — Артём Коржиманов 18:38, 1 августа 2011 (UTC)

  Согласен, переформулировал. --Alex-engraver 18:58, 1 августа 2011 (UTC)

• Ссылку на сноску следует ставить вплотную к предшествующему тексту, без предваряющего пробела и перед знаками препинания. --Procus 02:44, 2 августа 2011 (UTC)

  Абсолютное большинство сносок оформлено через шаблон {{-1}}. Может где-то и пропустил ссылку без него, то прошу указать где. Если же не нравится само использование шаблона, это можно будет обсудить отдельно, хотя мне кажется, с ним эстетичней, когда знаки препинания не оторваны от слов. --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

  Ясно. Про шаблон не знал. --Procus 10:21, 2 августа 2011 (UTC)

• История до 1995 года, больше ничего не произошло? --Procus 02:44, 2 августа 2011 (UTC)

  На текущий момент в истории выделены основные вехи касательно волоконных лазеров, упоминание которых удалось найти в АИ. В неосвещённых промежутках времени — в основном, разработка уже предложенных концепций для применения в промышленности для описания которых вторичных источников пока найти не удалось. Постараюсь дополнить раздел, хотя в успехе не особо уверен. --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

  Если про последние 16 лет нет АИ или ничего не произошло, то, думаю, об этом нужно написать: мол с 95 всё по старому. Как-то так. --Procus 10:21, 2 августа 2011 (UTC)

  Немного дополнил. Нет, неверно будет считать, что ничего не произошло — модели совершенствуются, но написать об эволюции промышленных установок будет очень сложно, если возможно и имеет смысл вообще — их мало освещают в академических изданиях. А о фундаментальных вехах в развитии технологии, что было обнаружено — написал. --Alex-engraver 11:15, 2 августа 2011 (UTC)

Вопрос

• «Резонатор внутри оптического волокна создается парами внутриволоконных брэгговских решёток — участков оптического волновода, в которой создается структура с модулированным показателем преломления» — к какому слову женского рода относится выделенное? С уважением, Baccy 19:46, 5 сентября 2011 (UTC)

  Конечно же «участков оптического волновода, в 'которых», благодарю за внимательную вычитку :) --Alex-engraver 20:59, 5 сентября 2011 (UTC)

Здесь находятся завершившиеся обсуждения. Просьба не вносить изменений.

Рецензирование статьи Волоконный лазер

Статья об одном из современных приборов квантовой электроники, разработка и внедрение в промышленность которых активно идет последние десятилетия. Интересует критика в любой области, статья предполагается к выдвижению на КХС. Ошибки и буквы ё правьте смело — за этим следил, но мог и пропустить что-то. --Alex-engraver 19:32, 30 июля 2011 (UTC)

• Что имеется ввиду под резонатором, построенным на базе оптического волокна? — Артём Коржиманов 19:46, 30 июля 2011 (UTC)
  • Имеется ввиду, что резонатор относится непосредственно к оптическому волокну (к примеру, брэгговские решётки, созданные там, или кольцевой резонатор, образованный самим волокном, но не не пара зеркал извне волокна). --Alex-engraver 20:11, 30 июля 2011 (UTC)

    Просто для меня «резонатор, построенный на базе того-то» полностью синонимично «резонатору, активной средой которого является то-то». Может, как-то переформулировать? — Артём Коржиманов 20:13, 30 июля 2011 (UTC)

    Исправлено. --Alex-engraver 21:11, 30 июля 2011 (UTC)

• «в кольцевом резонаторе, с подключённым к нему обычным волокном длиной 2 км…» — действительно, 2 километра? Что-то многовато, хотя я, конечно, не специалист. — Артём Коржиманов 18:31, 1 августа 2011 (UTC)

  2 км оптоволокна — это небольшая бобина. То, что Вы могли видеть, как прокладывают оптоволокно толстыми кабелями — это объединение многих десятков отдельных волокон в один защитный кожух, а диаметр одного волокна обычно до нескольких сот мкм и его можно намотать очень много на небольшой диаметр. --Alex-engraver 18:58, 1 августа 2011 (UTC)

  Волоконные лазеры создают буквально у меня под носом — в соседней лаборатории, но я к ним никогда не заходил, надо будет взглянуть как-нибудь. 2 км активной среды, это впечатляет! :) — Артём Коржиманов 20:34, 1 августа 2011 (UTC)

  Вай, спасибо за ссылку, почитаю :) --Alex-engraver 21:14, 1 августа 2011 (UTC)

  Собственно, вот ссылка на автореферат кандидатской главного автора статьи, там можно ещё ссылок на их работы посмотреть, если интересно. 23:04, 1 августа 2011 (UTC)

  О! --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

• «Оно вызывает омические потери для поляризации, ортогональной к поверхности нити.» — плохо сформулировано, у нити большая поверхность, не сразу понятно, что имеется ввиду та, которая прямая (если речь идёт о D-образном сечении). — Артём Коржиманов 18:38, 1 августа 2011 (UTC)

  Согласен, переформулировал. --Alex-engraver 18:58, 1 августа 2011 (UTC)

• Ссылку на сноску следует ставить вплотную к предшествующему тексту, без предваряющего пробела и перед знаками препинания. --Procus 02:44, 2 августа 2011 (UTC)

  Абсолютное большинство сносок оформлено через шаблон {{-1}}. Может где-то и пропустил ссылку без него, то прошу указать где. Если же не нравится само использование шаблона, это можно будет обсудить отдельно, хотя мне кажется, с ним эстетичней, когда знаки препинания не оторваны от слов. --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

  Ясно. Про шаблон не знал. --Procus 10:21, 2 августа 2011 (UTC)

• История до 1995 года, больше ничего не произошло? --Procus 02:44, 2 августа 2011 (UTC)

  На текущий момент в истории выделены основные вехи касательно волоконных лазеров, упоминание которых удалось найти в АИ. В неосвещённых промежутках времени — в основном, разработка уже предложенных концепций для применения в промышленности для описания которых вторичных источников пока найти не удалось. Постараюсь дополнить раздел, хотя в успехе не особо уверен. --Alex-engraver 05:12, 2 августа 2011 (UTC)

  Если про последние 16 лет нет АИ или ничего не произошло, то, думаю, об этом нужно написать: мол с 95 всё по старому. Как-то так. --Procus 10:21, 2 августа 2011 (UTC)

  Немного дополнил. Нет, неверно будет считать, что ничего не произошло — модели совершенствуются, но написать об эволюции промышленных установок будет очень сложно, если возможно и имеет смысл вообще — их мало освещают в академических изданиях. А о фундаментальных вехах в развитии технологии, что было обнаружено — написал. --Alex-engraver 11:15, 2 августа 2011 (UTC)

Вопросы к последней правке

--Zas2000 18:24, 12 мая 2012 (UTC) Буду рад услышать комментарии на следующие вопросы.

1. Что это означает?: Высокая прозрачность кварца — основного материала для оптических волокон — обеспечивается насыщенными состояниями энергетических уровней атомов.

а) Каких уровней атомов? б) кварц какой синтетический или кристаллический?

2. Что это означает?: Примеси, вносимые легированием, превращают кварц в поглощающую среду. Подобрав мощность излучения накачки, в такой среде можно создать

а) Если поглощение у среды, то и потери внутри резонатора будут большие? в) Что такое подобрав мощность накачки, в других лазерах не надо подбирать ощность накачки

3. Что означает:? (то есть, высокоэнергетические уровни будут заполнены больше, чем основной).

а)высокоэнергетические уровни чего кварца?

4. Что означает?: Исходя из требований на резонансную частоту (инфракрасный диапазон для телекоммуникаций) и малую пороговую мощность накачки, как правило, легирование

а.) Что такое резонансная частота?, как может возникнуть какое-то требование на неё? в.) Почему только на инфракрасную частоту, а что будем делать с зелёным светом 532 нм? с) Вы можете назвать хотя бы один лазер, у которого старались поднять пороговую мощность?

1. а) Атомы (сейчас речь об энергии электронов, вращающихся вокруг ядра) не могут иметь произвольное количество энергии, энергия меняется скачками. Эти значения энергии, называют энергетическими уровнями.

б) Синтетический кварц может быть кристаллом. В производстве используется синтетический кварц, так как изготовить кварц с нужными примесями проще, чем очищать природный.

• --Zas2000 19:52, 12 мая 2012 (UTC)

Ответ: У кварца, как и всех диэлектриков щирокая зона поглощения. Ее величина определяется структурой кристалической решетки. Валентная зона представляется собой сплошную полосу, там нет выделенных уровней. Писать что то об атомах при описании кварца - слишком смело. Примеси имеют состояния энергия которых размещаеются внутри запрещенной зоны. Кварц используют как матрицу в которую удобно поместить атомы щелочноземельных атомов. Конечно, атом в кристаллической решетке это совсем не "свободный" атом, окружение решетки действует на него, но самое сильне воздействие из-за колебаний решетки(фононы),но в тоже время это и дает некие преимущества - благодаря рамановскому рассеянию и создается усиление(инверсия)

При производстве волокон используется поликристаллический синтетический кварц ( стекло)( по анг. он называется Fused Silica)

1. а) Смотри, как уже ответил на первый вопрос, энергия атомов может меняться только на определённые величины, не непрерывно. Когда откуда-то приходит квант света с энергией, равной расстоянию между двумя соседними энергетическими уровнями, он на некоторое время поглощается, а потом переизлучается. Такое поглощение называют резонансным. В противном случае энергия может пойти на кинетическую энергию атома, нагревание резонатора, грубо говоря. В кварц вводятся такие добавки, которые резонансно поглощают свет той длины волны, которая нам нужна. А потери в резонаторе связаны с нерезонансным поглощением и возбуждением тех колебаний оптического поля в резонаторе, которое нам не нужно. б) У каждого (не только волоконного) лазера есть своя пороговая мощность накачки до которой активное вещество люминисцирует, а после — генерирует свет.

• --Zas2000 19:52, 12 мая 2012 (UTC)

Повторяю, у кварца нет энергетических уровней, а есть зоны. Вы возбуждаете уровни атомных примесей. Примесь возбуждается. Генерация не обязательно происходит с распадов на основной уровень, генерация может возникнуть между уровнями на которых удалось создать инверсию. Это классика, но есть еще и лазеры без инверсии. В кварце примесь жестко зажата в кристалической решетке, что бы она приобрела кинетическую энергию кварц надо бомбардировать мощными ионами, гамма лучами и.т.д. А так все нераезонансные потери идут на раскачку решетки. Вроде генерация зеленого света не вписывается в ваш текст об "инфракрасной резонансной частоте"

1. Основное состояние — это состояние атома с минимальной энергией. Прилетел фотон, поглотился, у атома появилась лишняя энергия, равная энергии поглощённого фотона. В таком случае говорят, что атом перешёл на возбуждённый уровень или более высокоэнергетический уровень чем предыдущий (предыдущим был основной). а) Высокоэнергетические уровни кварца, из которого сделано

оптическое волокно.

--Zas2000 19:52, 12 мая 2012 (UTC) см. ранее

1. Резонансная частота — на которой происходит резонансное поглощение (см. выше). В телекоммуникациях используется инфракрасное излучение, так как там для некоторых длин волн поглощение света очень слабое и можно передавать свет без потерь на десятки километров. Потери в используемых материалах задают требование на используемые частоты. И именно поэтому зелёные лазеры для волоконной связи не используют. Пороговую мощность поднимать не нужно, наоборот (см. выше). Чем меньше пороговая мощность, тем меньше электроэнергии уйдёт на получение генерации лазера. Как пример, для лазерной указки хватает пальчиковой батарейки или двух-трёх таблеток. Если поднять пороговую мощность лазера в ней, то придётся лазерную указку подключать в сеть 220 В.

• --Zas2000 19:52, 12 мая 2012 (UTC) У волокна в диапазоне 1.7 мкм минимальные потери и дисперсия. Дисперсия важно для скорости передачи информации(научно - группавая скорость д.б. большой) Потери около ю5 дБ/ км. Но выже пишите обо всех волоконных лазерах. Надо заматить, что как раз в телекоммуникациях используют в основном волоконные усилители, а не лазеры. там большие ваттные мощности не нужны.

Конечно, эти ответы очень тезисны, поэтому для более глубокого понимания темы рекомендую ознакомиться с курсом физики Савельева (тома Оптика и Атомная физика) и посмотреть литературу, указанную в статье. --Alex-engraver 18:53, 12 мая 2012 (UTC)

• Итог: Я считаю, что предложенный вами текст имеет недостатки. Вот текст который я предложил, а вы его удалили. Посмотрите может в нем есть более точное выражение ваших мыслей:

Легирование кварца, из которого изготовляются оптические волокна, превращают его из среды обладаюшей абсолюной прозрачностью в среду способную усиливать свет. С помощью источника накачки (как правило, лазерные диоды) в такой среде создают инверсное состояние заселённостей энергетических уровней примесей, которая способна усиливать свет. Легирование выполняют редкоземельными элементами группы лантаноидов. Наиболее распространённым материалов для легтрования является эрбий, соответственно, волокно называет эрбиевым. Это волокно используется в лазерных и усилительных системах, рабочий диапазон которых лежит в интервале длин волн 1130—1565 нм. Вследствие различной вероятности переходов на основной уровень с подуровней метастабильного уровня, эффективность генерации или усиления отличается для различных длин волн в рабочем диапазоне.Степень легирования редкоземельными ионами обычно зависит от длины изготовляемого активного волокна. В пределах до нескольких десятков метров она может составлять от десятков до тысяч ppm, а в случае километровых длин — 1 ppm и менее.

• --Zas2000 19:52, 12 мая 2012 (UTC) Если вам интерсно, могу прокомментировать и другие части "моего" текста. которые вы викинули

  Сначала Вы задаёте вопросы школьного уровня, а на соответствующий краткий ответ демонстрируете безусловно похвальное более глубокое знание темы, снимаю шляпу. Мои мысли выражены текстом статьи с точностью до вероятных опечаток, а Ваша версия статьи кроме многочисленных орфографических ошибок, содержит ряд других тонких недостатков. Относительно приведённого здесь фрагмента, во-первых, среда становится способной усиливать свет только по превышении порога накачки, до этого она поглощающая, а явление поглощения и в режиме генерации никуда не девается. Во-вторых, инверсное состояние само по себе свет не усиливает. И в-третьих, результат Вашего интереса к статьям, где я принимал активное участие, сразу после моего комментария на форуме очень похож на перенос поведения, близкого к троллингу, со статей о Запорожье, на физику. Последнее обстоятельство делает бессмысленным обсуждения в таком духе. --Alex-engraver 15:58, 13 мая 2012 (UTC)

• --Zas2000 16:37, 13 мая 2012 (UTC) Да вы правы, я посмотрел ваши статьи, что бы понять, что вы умеете. Но это не имеет отношения к качеству вашего текста, Если бы в статье было написано все правильно, и нечего было бы править, то она бы осталась без моих комментариев. Если вам не нравится моя помощь, то поступайте как хотите - можете их учитывать, а можете -нет

Кстати, ваша фраза (не могу молчать): усиливать свет только по превышении порога накачки, до этого она поглощающая, а явление поглощения и в режиме генерации никуда не девается. Во-вторых, инверсное состояние само по себе свет не усиливает.

Первая часть фразы противоречит, второй. После того как среда становится усиливающей, то поглощения в ней нет.

Еще одна фраза: Во-вторых, инверсное состояние само по себе свет не усиливает. Должен вам заметить, что только инверсная среда может усиливать ( я опускаю amplification and lasing w/o innersion - это экзотика)

Вариант, предложенный Zas2000, мне нравится гораздо больше. Я бы исходил из него, внося поправки ('абсолютная прозрачность'?). Пока же откорректировал несколько прошлый вариант. Объяснение про малые потери в кварце было просто неверно. Оптические потери в чистом кварце связаны с фундаментальными процессами рэлеевского рассеяния и крылом мультифононного поглощения. --Astrohist 20:11, 13 мая 2012 (UTC)

• Ну конечно, - "абсолютная прозрачность" - это плохо, для желтой прессы. На счет потерь - вы правы потери на Рэлеевское рассеяние значительны, но чтобы быть корректным надо приводить обе величины потерь - и на поглощение в примесях и на рассеяние. У меня в голове таких цифр нет, надо искать. Но, вместо этого знаю, что волокна "с дырками в серцевине" имеют огромные потери

, около 20 дБ/км, их используют для экзотических задач: генерация "белого света"( frequency comb), для исправления дисперсии т.е. увличения скорости передачи информации b др. Потери обычного волокна состоявляют 0.5 дБ/км (это 1%)

В современных волокнах потери на примесях (медь, жедезо, натрий и т.д.) уже не играют роли. Очень большую роль долгое время играли потери на обертонах ионов гидроксила, пока не освоили безводную технологию искусственного плавленого кварца. Основное - рэлей для длин волн <1.5 + немного Рамана + немного хвоста УФ, для > 1.5 мкм - решеточное ИК-мультифононное. Для дырчатых волокон - основное - рассеяние на поверхностных неоднородностях. Минимальные достигнутые потери - около 0.15 дБ/км. 1% на км вроде соответствует 0.044 дБ/км (10lg(1/0.99)=0.044), соответственно, 0.5 - 12%, 0.15 - 3.4% --Astrohist 13:58, 14 мая 2012 (UTC)

• Было время когда советский кварц был лучший в мире--Zas2000 14:15, 14 мая 2012 (UTC)