Динамика и структура оптических разрядов в бесселевых лазерных пучках

• Автор: Марин, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Введение. Постановка задачи и краткое описание диссертации

1. Разряды в бесселевых лазерных пучках

2. Общая характеристика диссертации, научная значимость

работы

3. Научная новизна

4. Положения, выносимые на защиту

5. Апробация работы

6. Структура и объем диссертации

Глава 1. Физические основы создания оптических разрядов в бесселевых

лазерных пучках

1.1. Особенности бесселевых пучков

1.2. Оптический пробой в бесселевых пучках
1.3. Способы увеличения времени жизни оптических разрядов
Глава 2. Экспериментальная установка
2.1. Функциональная схема
2.2. Мощный лазер
2.2.1. Задающие генераторы
2.2.2. Усилительная система
2.3. Диагностическая аппаратура
2.3.1. Зондирующий лазер
2.3.2. Электронно-оптические камеры
2.3.3. Устройство лазерного запуска электронной аппаратуры
2.3.4. Измеритель энергии
2.4. Автоматизированная система управления универсальной
лазерной установкой
2.5. Экспериментальная газовая камера
2.6. Технология изготовления коноидных аксиконов
Глава 3. Диагностические методики
3.1. Электронно-оптическая и фотографическая регистрация
процесса оптического пробоя
3.2. Теневая съемка
3.3. Регистрация рассеянного излучения
Глава 4. Результаты экспериментов
4.1. Геометрия оптических разрядов
4.2. Динамика развития оптического пробоя
4.2.1. Статический (досветовой) режим пробоя
4.2.2. Динамический (сверхсветовой) режим пробоя
4.2.3. Протяженный квазистационарный оптический разряд
4.3. Структура канала оптических разрядов
4.3.1. Статический (досветовой) режим пробоя
4.3.2. Динамический (сверхсветовой) режим пробоя
Глава 5. Обсуждение результатов
5.1. Время формирования разрядов в бесселевых лазерных
пучках
5.2. Газодинамика оптических разрядов
5.3. Оценка электронной плотности и температуры оптических
разрядов
5.4. Возможные применения оптических разрядов в бесселевых
лазерных пучках
Заключение
Библиографический список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ,
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. РАЗРЯДЫ В БЕССЕЛЕВЫХ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКАХ
Оптический разряд может быть легко получен с помощью лазерного излучения. Впервые об этом сообщили в феврале 1963 г. Мейкер, Терхун и Севидж на Международной конференции по квантовой электронике в Париже, и в то время это вызвало сенсацию. Вскоре после первого сообщения об открытии лазерного пробоя появилась работа Мейерэнда и Хота [1] и Томлинсона [2], которые исследовали эффект качественно. Излучение лазера фокусировалось линзой, и в точке фокусировки возникала плазма оптического разряда. Малые размеры ограничивали практическое применение этого разряда, поэтому были предприняты попытки увеличить его протяженность, используя для фокусировки длиннофокусные линзы. Но при этом газ пробивался в хаотически расположенных точках каустики с образованием разрозненных очагов плазмы [3]. И только в бесселевых пучках (Б — пучках) лазерного излучения удалось получить оптические разряды с тонким сплошным протяженным плазменным каналом [4]. Это происходит за счет того, что в них обеспечивается боковой подвод энергии равномерно к каждой точке пробоя независимо.
Область применения таких сплошных протяженных оптических разрядов зависит от их размеров, режима формирования и других характеристик. Так, например, для плазменных лазеров [5-8] необходимо быстрое возбуждение инверсной населенности. В быстродействующей коммутационной аппаратуре с лазерным управлением [9,10] важную роль играют электропроводность и минимальное время формирования канала. Плазменное ускорение частиц [11-15] в оптическом разряде возможно реализовать только в особом режиме его распространения - бегущем фокусе. Для эталонных источников света и плазменных антенн [16,17] требуются относительно долгоживущие оптические разряды. Таким образом, одним из наиболее существенных параметров греющего лазерного излучения являются длительность переднего фронта и общая

2.6. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНОИДНЫХ АКСИКОНОВ
Для обеспечения равномерного профиля распределения интенсивности лазерного излучения вдоль оси фокусировки необходимо согласовать форму аксикона с распределением интенсивности исходного лазерного пучка, что может быть произведено двумя способами:
1. Профилированием распределения интенсивности в исходном лазерном пучке (получаемая форма распределения - гиперболическая);
2. Профилированием преломляющей поверхности аксикона (форма такой преломляющей поверхности - коноид);
Недостаток первого способа заключается в неэффективном использовании усилительной системы (в перегрузке центральных участков активных элементов и недогрузке периферийных), а также в значительных потерях мощности при трансформации гауссовского или гипергауссовского пучка в пучок с гиперболическим распределением интенсивности.-Недостаток второго - в крайней трудоемкости изготовления коноидного аксикона с непрямолинейной образующей.
Для повышения технологичности изготовления коноидных аксиконов и увеличения точности профиля их поверхности было предложено устройство [57], изображенное на рис. 2.17.
Устройство содержит корпус 1, в котором на упругих элементах 2 установлена втулка 3. К втулке 3 прижимается обрабатываемый аксикон 4, который имеет привод вращательного движения. Втулка 3 имеет радиальный канал 5 и продольный канал 6 для подвода гидроабразивной смеси. В продольном канале 6 помещен шток 7 силового исполнительного органа 8. На одном из упругих элементов 2 расположен датчик усилия 9, который через усилитель 10 и устройство сравнения 11 соединен с исполнительным органом. Устройство сравнения 11 соединено также с задающим устройством 12 и имеет обратную связь с исполнительным органом.