Электрофизические процессы накачки и оптические свойства активных сред мощных лазеров и усилительных систем

• Автор: Курунов, Роман Федорович
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 252 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Системы накачки мощных электроразрядных лазеров и голографические методы исследования газовых разрядов и газодинамических процессов.
Введение
§1.1. Методы возбуждения лазерных сред, устройство и параметры электроразрядных ССЬ , химических HF/DF лазеров и эксимерных лазеров с накачкой

электронным пучком

§ 1.2. Оптико-физические свойства объемных и контрагированных газовых разрядов

§1.3. Голографические методы и средства диагностики газовых разрядов и

газодинамических процессов

Глава 2. Исследование структуры объемных разрядов и динамики развития неустойчивостей в газоразрядных камерах мощных лазеров.
Введение
§2.1. Исследование структуры и степени однородности импульсного самостоятельного разряда с УФ предыонизацией в СС>2 и HF лазерах
§2.2. Особенности накачки активных сред СО2 и эксимерных лазеров с помощью
широкоапертурных электронных пушков
§2.3. Формирование токовых шнуров в несамостоятельном разряде атмосферного
давления контролируемого электронным пучком
§2.4. Исследование структ_уры, динамики развития токовых шнуров и механизма
послеразрядных пробоев
Глава 3. Исследование динамики и масштаба газодинамических возмущений в активных средах электроразрядных ССЬ лазеров в условиях импульсного, импульсно-периодического и непрерывного энерговклада.
Введение
§3.1.Исследование процессов формирования и распространения в газоразрядной
камере приэлектродных ударных волн
§3.2.Экспериментальные исследования газодинамических процессов в активных
средах в условиях импульсно-периодического энерговклада
§3.3. Исследование параметров потока активной среды в разрядном промежутке
непрерывного быстропроточного СОг лазера
§3.4. Регистрация и исследование акустических волн на границе области генерации в условиях короткого импульса накачки ( =1,5 мкс) - эффект теплового самовоздействия

Глава 4. Принципы построения мощных лазерных установок и разработка
многоканальных усилительных систем на неодимовом стекле для ЛТС.
Введение
§4.1. Общие принципы построения и оптические схемы многоканальных
многопроходных усилительных систем мощных лазеров на неодимовом стекле
§4.2. Разработка многоканальных дисковых усилителей с конфигурацией активных
элементов 1x2, 2x2 и апертурой каждого канала 20x20 см
§4.3. Расчет деформаций и собственных частот дисковых усилителей и
пространственных фильтров 2x
§4.4. Расчет фазовых и поляризационных искажений лазерного излучения,
проходящего через линзу вакуумного пространственного фильтра и активный
элемент дискового усилителя
§4.5. Конструкция восьмиканальной усилительной системы установки
«Искра-6»
Глава 5. Разработка и исследование источников накажи мощных твердотельных лазеров и элементов осветителя дисковых усилителей.
Введение
§5.1. Измерительная аппаратура и средства диагностики
§5.2. Система питания дисковых усилителей, конструкция и основные технические
характеристики экспериментальных импульсных ламп накачки
§5.3. Численное моделирование разряда в крупногабаритных импульсных лампах
накачки
§5.4. Экспериментальные исследование оптических характеристик и спектрального состава излучения импульсных ламп накачки широкоапертурных дисковых
усилителей
§5.5 Исследование эффективности отражателей и распределения энергии излучения
накачки в плоскости АЭ
§5.6.Разработка методик и проведение исследований спектральных и пространственно
- временных характеристик излучения лазерных диодов и линеек
Заключение
Литература

Введение
Мощные лазеры и усилительные системы на их основе представляют собой крупные электрофизические установки, способные генерировать и усиливать интенсивные пучки лазерного излучения с малым углом расходимости. Современные тенденции развития лазеров направлены в сторону увеличения энергетики лазерных установок и повышения качества лазерного излучения и обусловлены как фундаментальными, так и прикладными задачами, к которым, прежде всего, относятся проблемы инерциалыюго термоядерного синтеза, взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом, разработки новых технологий и специальных лазерных систем. При решении этих задач лучшие результаты достигнуты с использованием электроразрядных газовых лазеров и твердотельных лазеров с накачкой импульсными газоразрядными источниками оптического излучения. Будущий прогресс в области лазерной физики и техники, с точки зрения повышения эффективности лазерных систем (более 10%), связывают с созданием мощных линеек и матриц лазерных диодов и на их основе систем накачки мощных твердотельных лазеров, обладающих высокими удельными характеристиками и надежностью.
В Советском Союзе после того как Басовым Н.Г. и Крохиным О.Н. [1] была высказана идея о возможности осуществления нагрева плотной плазмы до термоядерных температур с помощью высокоэнергетичного лазерного излучения, в ведущих научных центрах, в первую очередь, таких как ФИАН, ФИАЭ (ТРИНИТИ), ВНИИЭФ, ГОИ им.С.И.Вавилова, НИИЭФА им.Д.В.Ефремова, были начаты работы по созданию экспериментальных установок для проведения исследований процессов взаимодействия высокоэнергетичного излучения с веществом и решения проблем лазерного термоядерного синтеза (ЛТС). В ФИАН была создана первая в СССР неодимовая лазерная установка УМИ-35, в ФИАЭ СОт-лазериая установка ТИР-2М и неодимовая лазерная установка «Мишень» [2,3], в филиале ГОИ неодимовая лазерная установка «Прогресс-1» [4] и во ВНИИЭФ йодные лазерные установки «Искра-4» и «Искра-5» [5,6,19].
В дальнейшем эти знания позволили начать исследования, направленные на повышение эффективности применения мощных лазеров в различных технологических процессах и стимулировали создание лазеров импульснопериодического и непрерывного действия.

На рис. 1.3.1 представлены интсрферограммы (3,5,7), полученные при восстановлении двухэкспозиционных голограмм и теневые картины (4,6,8), полученные при полном перекрытии восстановленной волны сравнения. В зависимости от характера неоднородности могут быть случаи, когда обнаруженные на теневых картинах возмущения показателя преломления на интерферограммах не различаются (см.Рис.1.3.1(3 и 4)).
Описание диагностического лазера и оптических схем эксперимента.
Для исследования физических процессов, протекающих в АС электроразрядиых лазеров была использована голографическая аппаратура, включающая: одномодовый одночастотный импульсный лазер на рубине; голографическую камеру; системы синхронизации с исследуемым процессом и управления.
Устройство рубинового лазера.
Для обеспечения высокой временной и пространственной когерентности лазерного излучения внутрь резонатора рубинового лазера были введены селектирующие элементы (эталон Фабри-Перо - для селекции продольных колебаний и диафрагма - для селекции поперечных колебаний) [79]. Эталон Фабри-Перо одновременно являлся одним из зеркал резонатора (полупрозрачное зеркало), а вторым (глухое) служило плоское диэлектрическое зеркало. С помощью акустооптического затвора [80], который располагался между кристаллом рубина и плоским диэлектрическим зеркалом, осуществлялась модуляция добротности.
Параметры рубинового лазера: 1-длительпость импульса генерации 50 не; 2-энергия излучения в импульсе 10 - 18 мДж; 3-длина волны излучения 6,943-10'5 см ; 4-ширина линии излучения ОДООЗА; 5-длина когерентности излучения > Зм; 6-диаметр светового пучка на выходе 1,6 мм.
Электронная аппаратура позволяла осуществлять жесткую синхронизацию (А1 < 0,1 мке) не только импульсных, но и импульсно-периодических процессов при достаточной помехоустойчивости. При изучении импульсно-периодических процессов можно было заранее устанавливать момент зондирования в любом импульсе.
Высокая пространственная и временная когерентность зондирующего излучения позволила реализовать ряд оптических схем различных модификаций,