Синхронизация излучения наборов волноводных CO2 - лазеров и усилителей

• Автор: Лысиков, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 105 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 2. СИНХРОНИЗАЦИЯ НАБОРОВ ЛАЗЕРОВ МЕТОДОМ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ФИЛЬТРА

2.1. Экспериментальная установка и методики измерений

2.2. Синхронизация одномерных наборов

2.2.1. Экспериментальные результаты

2.2.2. Вывод формулы для коэффициентов оптической связи

2.2.3. Обсуждение результатов эксперимента

2.2.3.1. Устойчивость синхронизации

2.2.3.2. Влияние числа лазеров в наборе и расстроек их резонаторов на эффективность синхронизации
2.3. Синхронизация двумерных наборов
2.3.1. Результаты экспериментов
2.3.2. Обсуждение экспериментальных результатов
2.4. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ОДНОПРОХОДНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ С ДВУХКАНАЛЬНЫМ СИНХРОНИЗОВАННЫМ ЗАДАЮЩИМ ГЕНЕРАТОРОМ
3.1. Схема эксперимента и методы исследования
3.2. Результаты и их обсуждение
3.3. Выводы к главе
ГЛАВА 4. СИНХРОНИЗАЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В СИСТЕМЕ ДВУХ КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРОВ
4.1. Описание эксперимента
4.2. Выходная мощность кольцевого лазера с учетом потерь
излучения
4.3. Расчет полосы захвата частот, общей выходной мощности и параметра видности распределений интенсивности

4.4. Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблема получения мощного лазерного излучения высокого качества является актуальной и ее решение имеет большое значение для фундаментальных и прикладных исследований. Многоканальный принцип построения лазеров является одним из способов решения данной проблемы. Он обеспечивает высокую эффективность энерговклада и теплоотвода из активной среды, позволяет пропорционально числу каналов увеличивать выходную мощность и создавать мощные компактные лазеры с высоким качеством излучения, характерным для отдельного лазера в наборе. Использование полупроводниковых лазерных решеток для накачки твердотельных лазеров позволило увеличить КПД последних до десятков процентов. Наборы волноводных СОг - лазеров мощностью излучения несколько киловатт применяются в промышленности для поверхностного термоупрочнения деталей машин и механизмов. Наборы импульсных лазеров на неодимовых стеклах позволяют получать энергию в несколько джоулей при средней мощности в десятки киловатт.
Для многих приложений важна не только общая выходная мощность, но и возможность увеличения плотности мощности при фокусировке излучения. Если световые поля отдельных лазеров многоканального лазера не сфазированы, то при одинаковых условиях фокусировки максимальная плотность мощности в N раз больше плотности мощности, получаемой от одноканального лазера (здесь N - число каналов). В случае синхронизации излучения многоканального лазера и синфазном распределении поля по составной апертуре максимальная плотность мощности увеличивается пропорционально квадрату N.
Для достижения сфазированного режима генерации набора лазеров между ними вводится оптическая связь или осуществляется внешняя инжекция излучения. Разные типы оптической связи и способы ее введения были использованы в экспериментах с наборами молекулярных, полупроводниковых и твердотельных лазеров. Наиболее предпочтительна глобальная связь, когда каждый лазер связан с большим числом других лазеров. Такая связь реализуется в случае дифракционного обмена излучением между лазерами в общем резонаторе Тальбо или в резонаторе с пространственным фильтром. Несмотря на заметное число публикаций, посвященных методу пространственного фильтра, вопросам достижения эффективной и устойчивой синхронизации было уделено недостаточно внимания. Под эффективностью синхронизации здесь понимается отношение мощности генерации набора с фильтром в резонаторе к мощности независимой генерации в отсутствие фильтра.

х (отн. ед.)
Рис.9. Зависимости эффективности синхронизации Р трех лазеров от смещения х фильтра поперек оси резонатора в плоскости сборки для Ъ = 0.17 мм (а) и Ь = 0.115 мм (б) при Д2і=Х/50, Д23=А./50 (1, 2) и Д21=Х/20, Д23=Л./30 (3).