Усилення імпульсних імпульсів (CPA) - це оптична техніка, лауреат Нобелівської премії 2018 року з фізики, яка використовується для отримання коротких лазерних імпульсів, інтенсивності яких досить високі, щоб середовище посилення знищило себе через нелінійні явища, якщо б намагалося посилити імпульс безпосередньо, сендвіч підсилювача між імпульсними носилками і компресором.
Загальноприйнятим фольклором в оптиці є те, що ця методика спочатку була розроблена для посилення радіолокаційних сигналів десь на ранніх етапах історії електроніки, і це має сенс, що якщо у вас є крихкий підсилювач вакуумної трубки або щось таке, ви можете поміняти оптичні дифракційні решітки для відповідних дисперсійних НВЧ хвилеводів або будь-якого іншого, що вони використовували у шістдесяті роки, і це створить чудеса для захисту чутливої електроніки від смаження.
Щоб спробувати вийти за рамки цього розпливчастого розуміння, я спробував розібратися, які саме проблеми радіолокаційного посилення були ціллю оригінальної роботи розтягування-посилення-стиснення (я не впевнений, чи використовувалася назва CPA під час її розробки , навіть незалежно від того, чи справді він використовується для опису таких систем в електронному контексті), для чого він використовувався в електроніці, коли здійснив стрибок до оптики в 1985 році, і загалом, яка історія її розвитку. Тим не менш, є кілька грубих країв, в яких я не дуже впевнений, і я сподіваюся, що цей SE є гарним місцем, щоб запитати про них.
Оригінальний папір CPA,
Стиснення посилених щебетаючих оптичних імпульсів. Д. Стрікленд та Г. Мору. Optics Comms. 55 , 447 (1985) .
визнає, що методика аналогічна рішенням, які вже використовуються в радіолокаторах, і вона направляє читача на огляд для початківців
РЛС з фазовим масивом. Е. Брукнер. Науковий американський 252 , лютий 1985, стор 94-102. .
але це трохи бібліографічний глухий кут, оскільки він не має посилань. Зокрема, мене вражає той факт, що методи мають суттєві відмінності.
В оптиці ми хочемо мати короткий пульс і хочемо зробити його сильним. Це дозволяє нам досліджувати нелінійні оптичні явища, які можуть досягати деяких досить екстремальних ступенів . Це означає, що нам потрібно стиснути пульс, перш ніж використовувати його, щоб робити все, до чого ми хочемо встати.
В описі Стрікленда та Брукнера, з іншого боку, зрозуміло, що електроніка дійсно дбає про стиснення імпульсу безпосередньо перед його остаточним аналізом, і що система цілком задоволена випроміненням нестисненого імпульсу для взаємодії з будь-якими площинами чи грейпфрутами -розміри металевих предметів 'знаходяться там, і роблять стиск згодом.
Ця думка підкреслюється більш доступним звітом Рочестера,
Огляд LLE , щоквартальний звіт, жовтень-грудень 1985 року . Лабораторія лазерної енергетики, Рочестер, Нью-Йорк. §3В, стор 42-46 .
Намагаючись трохи детальніше розібратися, я заплутався трохи більше. Вікіпедія посилається на зацікавленого читача на огляд 1960 року після розсекречення технології,
Стиснення імпульсу - ключ до ефективнішої радіолокаційної передачі. CE Cook. Зб. ІРЕ 48 , 310 (1960) .
але я намагаюся зрозуміти, які проблеми були, що вони намагалися вирішити. З вступу Кука,
У більшості випадків попит на збільшений діапазон виявлення не був за рахунок нормальних тактичних вимог для певного мінімального обсягу здатності вирішувати дальність. Зіткнувшись із цією ситуацією, конструктори радіолокаційних труб були змушені сконцентруватися на посиленні пікових потужностей своїх трубок, оскільки тактичні міркування не дозволяють розширювати діапазони виявлення за рахунок збільшення середньої потужності за допомогою більш широкого переданого імпульсу. Як наслідок, у багатьох ситуаціях потужні трубки використовуються неефективно, що стосується середньої потужності. Щоб компенсувати цю неефективність, інженери розробили методи інтеграції після виявлення для розширення діапазону виявлення радарів. Ці методи також призводять до подальшої неефективності, що стосується використання загальної доступної середньої потужності.
Тут незрозуміло, про які «тактичні вимоги» тут ставиться, і чому і як вони впливають як на ширину імпульсу, середню потужність, так і на пікові потреби в системі.
Патенти Діке і Дарлінгтона дещо допомагають встановити, у чому полягає проблема, особливо з посиланням на іскроутворення на антенах як обмеження на пікову потужність радіолокаційного імпульсу як усередині підсилювача, так і вихідних елементів, що надходять після нього. (Це на відміну від оптичного випадку CPA, де проблема полягає в тому, що носій посилення лазера має поріг інтенсивності, вище якого нелінійні ефекти, такі як самофокусування та лазерна нитка знищить коефіцієнт посилення, але цілком чудово світити імпульси високої інтенсивності на дзеркалах чи інших таких "вихідних" елементах.) Однак згадка Кука в більш пізні терміни щодо конкретних вимог як до пікової потужності, так і до середньої потужності змушує мене підозрювати що тут відбувається більше, чого я не бачу чітко.
Щоб згорнути цю кучу плутанини в деяких конкретніших питаннях:
- Які конкретні вимоги до пікових і середніх потужностей та ширини радіолокаційних імпульсів був чирито-радіолокаційний, призначений для подолання? Чи були це суто "внутрішні" проблеми щодо електроніки, чи були зовнішні цілі та обмеження, які важко було досягти інакше?
- Чи застосовується назва "посилення імпульсу" колись у радіолокаційному контексті?
- Чи є CPA в оптичному стилі - розтягувати, посилювати, стискати, а потім використовувати імпульс - застосовується взагалі в радіолокаційних програмах або в широких сферах електроніки?