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Beobachtung von koppelschwingungen zwischen den moden eines He-Ne lasers
Volume 24A. number 10
PHYSICS LETTERS
t e m p e r a t u r e dependence, being r e d u c e d in i n t e n sity c o n s i d e r a b l y as the t e m p e r a t u r e is l o w e r e d f r o m 300°K to 90°K. We note a l s o that the four m a x i m a in the s e c o n d - o r d e r s p e c t r u m , coincide e xa c t l y with the m a x i m a in the i n f r a - r e d a b s o r p tion s p e c t r u m of Aven et al. [6]. H o w e v e r , an unambiguous a s s i g n m e n t of the m a x i m a to s p e c i f i c phonon c o m b i n a t i o n s s e e m s to be unattainable sinc e the s e l e c t i o n r u l e s f o r zinc blende [7] a r e so l i b e r a l as to allow all p o s s i b l e c o m b i n a t i o n s and o v e r t o n e s at the m a j o r s y m m e t r y points to p a r t i c i p a t e in R am an s c a t t e r i n g . F i n a l l y we note that our f a i l u r e to o b s e r v e a s e c o n d - o r d e r s p e c t r u m in ZnTe was a r e s u l t of f l u o r e s c e n c e f r o m the c r y s t a l , which a p p e a r s in the s p e c t r u m as a continuous background of c o m p a r a b l e intensity to the f i r s t - o r d e r R am an l i n e s .
BEOBACHTUNG
8 May 1967
The author acknowledges helpful d i s c u s s i o n s with P r o f e s s o r E l i a s B u r s t e i n .
References 1. L. Couture-Mathieu and J. P. Mathieu, Comptes Rend. 236, 371. 2. H,Poulet, ComptesRend. 236, 373. 3. S.S.Mitra, J. Phys. Soc. Japan 21, Supplement {1966). 4. E.Burstein, Proc. Intl. Conf, Lattice Dynamics J. Phys. Chem. Solids, Supplement 1 {1965). 5, B.Szigeti, Trans. Faraday Soc. 45 (1949) 155. 6. M.Aven, D . T . F . M a r p l e and B.Segall, J. Appl. Phys., Supplement to 32 (1961} 2261. 7. J.L.Birman, Phys. Rev, 131 {1963) 1489. 8. R.E.Halsted, M.R.Lorenz and B,Segall. J. Phys. Chem. Solids 22 (1961) 109.
VON KOPPELSCHWINGUNGEN MODEN EINES He-Ne LASERS
ZWISCHEN
DEN
D. SCHUBERT Physikalisches Instilut der Friedrich-Schiller-Unieersittit. dena. DDR Eingegangen am 1 April 1967
The intensity and beat frequency spectra of a He-Ne laser working at )~ 6328/k were simultaneously registered. Between three TEMooq modes regular power-exchange-oscillation has been observed, with the frequency increasing linearly with detuning of the resonator from the frequency locking point.
Zwischen d r i e Moden vom T E M o o q - T y p e i n e s bei X = 6328 A b e t r i e b e n e n H e - N e L a s e r s wurden E n e r g i e a u s t a u s c h s c h w i n g u n g e n beobachtet, d e r e n F r e q u e n z yon d e r Lage d e r Moden in Bezug zur M i t t e n f r e q u e n z w des L a s e r - t J b e r g a n g e s abhing. E s wurde ein g l e i c h s t r o m a n g e r e g t e s E n t l a d u n g s r o h r benutzt, das m i t He und 20Ne im Verh~tltnis 5 : 1 m i t e i n e m D r u c k yon 3 T o r r g e ftlllt war. D e r F r e q u e n z a b s t a n d b e n a c h b a r t e r Moden b e t r u g ~xv = 254MHz. Auf e i n e m Z w e i s t r a h l - O s z i l l o s k o p konnte g l e i c h z e i t i g das L e i s t u n g s s p e k t r u m des L a s e r s und das S p e k t r u m d e r D i f f e r e n z f r e q u e n z e n d a r g e s t e l l t w e r d e n . Die Anregungsbedingungen w a r e n so e i n g e s t e l l t , d a s s bei s y m m e t r i s c h e r Lage d e r R e s o n a t o r - E i g e n f r e q u e n z e n in Bezug zu to s i c h v i e r Moden m it den a u f e i n a n d e r folgenden F r e q u e n z e n vI b i s v 4 g e r a d e e r r e g t e n . D i e s e Stellung wollen w i r m it 558
6 = 0 b ezei cl m en , wenn m i t 6 =6v/Au ein M a s s fur die r e l a t i v e V e r s e h i e b u n g d e r Moden aus d e r s y m m e t r i s c h e n Lage um 6v [MHz] eingeftlhrt w i r d . Die Anhangigkeit d e r beobachteten D i f f e r e n z f r e q u e n z e n yon 5 i s t in d e r Abb. l d a r g e s t e l l t . Die F r e q u e n z a n d e r u n g d e r Hauptkomponente (a), die von den beiden m i t t l e r e n Moden u 2 und v 3 h e r r t l h r t , w i r d d u r ch das Z u s a m m e n w i r k e n von F r e q u e n z a n z i e h u n g s - und a b s t o s s u n g s e f f e k t e n v e r u r s a c h t , wie si e e n t s p r e e h e n d aueh beim Z w e i m o d e n - B e t r i e b s z u s t a n d beobachtet wurden [1]. Die m i t zu n eh m en d em 5 starker w e r d e n d e E i g e n s c h w i n g u n g bei u 1 gibt A n l a s s zu e i n e r w e i t e r e n D i f f e r e n z f r e q u e n z (b), die s i c h m i t 5 der Hauptkomponente linear n~lhert. Bei 5 = 0.4 erfolgt die Synchronisation a l l e r drei Moden auf eine g e m e i n s a m e D i f f e r e n z f r e q u e n z . Mit d e m Auflreten der Mode u 1 beobachtet m a n auI allen
Volume 24A, n u m b e r 10
PHYSICS
LETTERS
8 May 1967
Moden im Intensit~tsspektrum bei gentlgend g r ~ s s e r z e i t l i c h e r A u f l 0 s u n g e i n e p e r _ i o d i s c h e In-
tensit$[tsmodulationmit unterschiedlichen Modulationsgraden. Die Modulationsfrequenz stimmt mit dem Frequenzabstand A / d e r Komponenten (a) und (b) in der Abb. 1 tlberein und nimmt ebenfalls mit wachsendem 6 bis zum Synchronisationspunkt linear ab. Die Abb. 2 zeight zwei Interferogramme einer Mode mit Intensit~tsmodulation, die nacheinander bei verschiedenen 6-Werten aufgenommen wurden. Ab 6 = 0.32 treten im Differenzfrequenzspektrum zwei weitere Komponenten
"\. T
b'a
\ . ",.
/./"
F i g . 2 . Bei Verschiedenen 6 naeheinander aufgenommene l n t e r f e r o g r a m m e e i n e r Laser-Eigenschwing~ng mit Intensit ~/tsmodulation.
/;o
(C) auf, d i e z u (a) b z w . (b) d e n s e l b e n F r e q u e n z abstand Af haben und als Seitenb~nder gedeutet w e r d e n kOnnen. Es liegt nahe, diese Erscheinung als eine Energieaustauschwingung anzusehen. Ihre Frequenz nimmt mit Ann~herung an den Synchronisationspunkt linear ab. Das Auftreten solcher Kopp e l s c h w i n g u n g e n w i r d in d e r T h e o r i e v o n L a m b [2] a l s e i n A u s d r u c k n i c h t l i n e a r e r M o d e n w e c h s e l wirkung beschrieben,
t,,,,;
z/ !5~/V,~z /
0
L
/
r i
~2
b
i
o" 0.4 J
i
0.6 ~ i
L
t18 i
~ [nHzl
Fig. 1. Darstellung des Zwischerffrequenzspektrums fiber d e r r e l a t i v e n Modenverschiebung 6. (Die Stellung 5 - 0 wurde aus d e r Gleichheit d e r Modenintensit~ten yon v 2 und v 3 b e s t i m m t ) .
SUR
LES
Referenzen
1. R . A . M c F a r l a n e , Phys. Rev. 135 (1964) A543; R . L . F o r k a n d M . A . P o l l a c k , Phys. Rev. 139 (1965) A 1408. 2. W . E . L a m b J r . , Phys. Rev. 134 (1964) A1429.
FONCTIONS CORRELATIVES ET SUR DE LA PLASMA NON-ISOTHERMIQUE
LA
PRESSION
E. S. M~.DVI~DI~V S u c c u r a l e d ' I n s t i t u t de P h y s i q u e C h i m i q u e . N o g i n s k . M o s c o u
Regu le 5 Avril 1967
The p r e s e n c e of the "slow" waves in a p l a s m a with two different t e m p e r a t u r e s give r i s e to the strong c o r r e lations in the positions of the p a r t i c l e s . The additional p r e s s u r e A p due to the Coulomb interaction is shown to be positive ( A p < 0) et equilibrium).
I1 s ' a g i t d e l a p l a s m a q u i s e c o m p o s e d e d e u x sortes des particules dont les densit4s sont 4 g a l e s (n e = n i -= n ) . L e s t e m p 4 r a t u r e s s a t i s f o n t s o i t 1) 0 e / 0 i >> 1, s o i t 2) 0 i / 0 e >> m i / m e (m i e t
m e s o n t l e s m a s s e s d e s i o n s et d e s d l e c t r o n s : m i >> m e ) . C o m m e on l e s a i t s o u s c e s c o n d i t i o n s existent les ondes qui s'affaiblissent leg6rement d o n t l e s v i t e s s e s de p h a s e s o n t e n t r e l e s v i t e s s e s
559
PHYSICS LETTERS
t e m p e r a t u r e dependence, being r e d u c e d in i n t e n sity c o n s i d e r a b l y as the t e m p e r a t u r e is l o w e r e d f r o m 300°K to 90°K. We note a l s o that the four m a x i m a in the s e c o n d - o r d e r s p e c t r u m , coincide e xa c t l y with the m a x i m a in the i n f r a - r e d a b s o r p tion s p e c t r u m of Aven et al. [6]. H o w e v e r , an unambiguous a s s i g n m e n t of the m a x i m a to s p e c i f i c phonon c o m b i n a t i o n s s e e m s to be unattainable sinc e the s e l e c t i o n r u l e s f o r zinc blende [7] a r e so l i b e r a l as to allow all p o s s i b l e c o m b i n a t i o n s and o v e r t o n e s at the m a j o r s y m m e t r y points to p a r t i c i p a t e in R am an s c a t t e r i n g . F i n a l l y we note that our f a i l u r e to o b s e r v e a s e c o n d - o r d e r s p e c t r u m in ZnTe was a r e s u l t of f l u o r e s c e n c e f r o m the c r y s t a l , which a p p e a r s in the s p e c t r u m as a continuous background of c o m p a r a b l e intensity to the f i r s t - o r d e r R am an l i n e s .
BEOBACHTUNG
8 May 1967
The author acknowledges helpful d i s c u s s i o n s with P r o f e s s o r E l i a s B u r s t e i n .
References 1. L. Couture-Mathieu and J. P. Mathieu, Comptes Rend. 236, 371. 2. H,Poulet, ComptesRend. 236, 373. 3. S.S.Mitra, J. Phys. Soc. Japan 21, Supplement {1966). 4. E.Burstein, Proc. Intl. Conf, Lattice Dynamics J. Phys. Chem. Solids, Supplement 1 {1965). 5, B.Szigeti, Trans. Faraday Soc. 45 (1949) 155. 6. M.Aven, D . T . F . M a r p l e and B.Segall, J. Appl. Phys., Supplement to 32 (1961} 2261. 7. J.L.Birman, Phys. Rev, 131 {1963) 1489. 8. R.E.Halsted, M.R.Lorenz and B,Segall. J. Phys. Chem. Solids 22 (1961) 109.
VON KOPPELSCHWINGUNGEN MODEN EINES He-Ne LASERS
ZWISCHEN
DEN
D. SCHUBERT Physikalisches Instilut der Friedrich-Schiller-Unieersittit. dena. DDR Eingegangen am 1 April 1967
The intensity and beat frequency spectra of a He-Ne laser working at )~ 6328/k were simultaneously registered. Between three TEMooq modes regular power-exchange-oscillation has been observed, with the frequency increasing linearly with detuning of the resonator from the frequency locking point.
Zwischen d r i e Moden vom T E M o o q - T y p e i n e s bei X = 6328 A b e t r i e b e n e n H e - N e L a s e r s wurden E n e r g i e a u s t a u s c h s c h w i n g u n g e n beobachtet, d e r e n F r e q u e n z yon d e r Lage d e r Moden in Bezug zur M i t t e n f r e q u e n z w des L a s e r - t J b e r g a n g e s abhing. E s wurde ein g l e i c h s t r o m a n g e r e g t e s E n t l a d u n g s r o h r benutzt, das m i t He und 20Ne im Verh~tltnis 5 : 1 m i t e i n e m D r u c k yon 3 T o r r g e ftlllt war. D e r F r e q u e n z a b s t a n d b e n a c h b a r t e r Moden b e t r u g ~xv = 254MHz. Auf e i n e m Z w e i s t r a h l - O s z i l l o s k o p konnte g l e i c h z e i t i g das L e i s t u n g s s p e k t r u m des L a s e r s und das S p e k t r u m d e r D i f f e r e n z f r e q u e n z e n d a r g e s t e l l t w e r d e n . Die Anregungsbedingungen w a r e n so e i n g e s t e l l t , d a s s bei s y m m e t r i s c h e r Lage d e r R e s o n a t o r - E i g e n f r e q u e n z e n in Bezug zu to s i c h v i e r Moden m it den a u f e i n a n d e r folgenden F r e q u e n z e n vI b i s v 4 g e r a d e e r r e g t e n . D i e s e Stellung wollen w i r m it 558
6 = 0 b ezei cl m en , wenn m i t 6 =6v/Au ein M a s s fur die r e l a t i v e V e r s e h i e b u n g d e r Moden aus d e r s y m m e t r i s c h e n Lage um 6v [MHz] eingeftlhrt w i r d . Die Anhangigkeit d e r beobachteten D i f f e r e n z f r e q u e n z e n yon 5 i s t in d e r Abb. l d a r g e s t e l l t . Die F r e q u e n z a n d e r u n g d e r Hauptkomponente (a), die von den beiden m i t t l e r e n Moden u 2 und v 3 h e r r t l h r t , w i r d d u r ch das Z u s a m m e n w i r k e n von F r e q u e n z a n z i e h u n g s - und a b s t o s s u n g s e f f e k t e n v e r u r s a c h t , wie si e e n t s p r e e h e n d aueh beim Z w e i m o d e n - B e t r i e b s z u s t a n d beobachtet wurden [1]. Die m i t zu n eh m en d em 5 starker w e r d e n d e E i g e n s c h w i n g u n g bei u 1 gibt A n l a s s zu e i n e r w e i t e r e n D i f f e r e n z f r e q u e n z (b), die s i c h m i t 5 der Hauptkomponente linear n~lhert. Bei 5 = 0.4 erfolgt die Synchronisation a l l e r drei Moden auf eine g e m e i n s a m e D i f f e r e n z f r e q u e n z . Mit d e m Auflreten der Mode u 1 beobachtet m a n auI allen
Volume 24A, n u m b e r 10
PHYSICS
LETTERS
8 May 1967
Moden im Intensit~tsspektrum bei gentlgend g r ~ s s e r z e i t l i c h e r A u f l 0 s u n g e i n e p e r _ i o d i s c h e In-
tensit$[tsmodulationmit unterschiedlichen Modulationsgraden. Die Modulationsfrequenz stimmt mit dem Frequenzabstand A / d e r Komponenten (a) und (b) in der Abb. 1 tlberein und nimmt ebenfalls mit wachsendem 6 bis zum Synchronisationspunkt linear ab. Die Abb. 2 zeight zwei Interferogramme einer Mode mit Intensit~tsmodulation, die nacheinander bei verschiedenen 6-Werten aufgenommen wurden. Ab 6 = 0.32 treten im Differenzfrequenzspektrum zwei weitere Komponenten
"\. T
b'a
\ . ",.
/./"
F i g . 2 . Bei Verschiedenen 6 naeheinander aufgenommene l n t e r f e r o g r a m m e e i n e r Laser-Eigenschwing~ng mit Intensit ~/tsmodulation.
/;o
(C) auf, d i e z u (a) b z w . (b) d e n s e l b e n F r e q u e n z abstand Af haben und als Seitenb~nder gedeutet w e r d e n kOnnen. Es liegt nahe, diese Erscheinung als eine Energieaustauschwingung anzusehen. Ihre Frequenz nimmt mit Ann~herung an den Synchronisationspunkt linear ab. Das Auftreten solcher Kopp e l s c h w i n g u n g e n w i r d in d e r T h e o r i e v o n L a m b [2] a l s e i n A u s d r u c k n i c h t l i n e a r e r M o d e n w e c h s e l wirkung beschrieben,
t,,,,;
z/ !5~/V,~z /
0
L
/
r i
~2
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i
o" 0.4 J
i
0.6 ~ i
L
t18 i
~ [nHzl
Fig. 1. Darstellung des Zwischerffrequenzspektrums fiber d e r r e l a t i v e n Modenverschiebung 6. (Die Stellung 5 - 0 wurde aus d e r Gleichheit d e r Modenintensit~ten yon v 2 und v 3 b e s t i m m t ) .
SUR
LES
Referenzen
1. R . A . M c F a r l a n e , Phys. Rev. 135 (1964) A543; R . L . F o r k a n d M . A . P o l l a c k , Phys. Rev. 139 (1965) A 1408. 2. W . E . L a m b J r . , Phys. Rev. 134 (1964) A1429.
FONCTIONS CORRELATIVES ET SUR DE LA PLASMA NON-ISOTHERMIQUE
LA
PRESSION
E. S. M~.DVI~DI~V S u c c u r a l e d ' I n s t i t u t de P h y s i q u e C h i m i q u e . N o g i n s k . M o s c o u
Regu le 5 Avril 1967
The p r e s e n c e of the "slow" waves in a p l a s m a with two different t e m p e r a t u r e s give r i s e to the strong c o r r e lations in the positions of the p a r t i c l e s . The additional p r e s s u r e A p due to the Coulomb interaction is shown to be positive ( A p < 0) et equilibrium).
I1 s ' a g i t d e l a p l a s m a q u i s e c o m p o s e d e d e u x sortes des particules dont les densit4s sont 4 g a l e s (n e = n i -= n ) . L e s t e m p 4 r a t u r e s s a t i s f o n t s o i t 1) 0 e / 0 i >> 1, s o i t 2) 0 i / 0 e >> m i / m e (m i e t
m e s o n t l e s m a s s e s d e s i o n s et d e s d l e c t r o n s : m i >> m e ) . C o m m e on l e s a i t s o u s c e s c o n d i t i o n s existent les ondes qui s'affaiblissent leg6rement d o n t l e s v i t e s s e s de p h a s e s o n t e n t r e l e s v i t e s s e s
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