Мощные фазовосопряженные ИАГ: Nd лазеры с дифракционно-связанными петлевыми резонаторами

• Автор: Сметанин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.:
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФАЗОВОСОПРЯЖЕННАЯ ЛАЗЕРНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ
НА ДИНАМИЧЕСКИХ РЕШЕТКАХ В РЕЗОНАНСНЫХ СРЕДАХ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Методы описания генерации волн
на динамических решетках
1.2. Голографические решетки усиления
1.3. Лазерные генераторы на основе четырехволнового смешения с обратной связью в средах усиления
1.4. Синхронизация лазерных генераторов на основе динамических решеток
ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАЦИИ
ИАГ:Ш ЛАЗЕРОВ С ПЕТЛЕВЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ НА РЕШЕТКАХ УСИЛЕНИЯ
2.1. Анализ работы петлевых схем ИАГ:ЧЧ лазеров на совместных пропускающих и отражающих
решетках усиления
2.2. Динамика генерации ИАГ:N<4 лазера с петлевым резонатором на совместных пропускающих и отражающих решетках усиления с невзаимным элементом
2.3. Динамика генерации ИАГ.Ыб лазера
с петлевым резонатором на решетках усиления
без невзаимного элемента
ГЛАВА- 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
ГЕНЕРАЦИИ НЕОДИМОВЫХ ЛАЗЕРОВ С ПЕТЛЕВЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ НА РЕШЕТКАХ УСИЛЕНИЯ

3.1. Методика измерения энергетических, временных и пространственных характеристик лазерного излучения
3.2. Оптимизация оптической схемы лазера
3.3. Самомодуляция излучения на решетках усиления голографического ИАГ.'Ыё лазера
без невзаимного элемента
3.4. Пассивная модуляция добротности петлевых резонаторов Иё-лазеров на решетках усиления кристаллом ЫГ.'АЦ
ГЛАВА 4. ИАГ.Ш ЛАЗЕРЫ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ
ДИФРАКЦИОННОЙ СВЯЗЬЮ ПЕТЛЕВЫХ РЕЗОНАТОРОВ НА РЕШЕТКАХ УСИЛЕНИЯ
4.1. Теоретическое исследование фазовой синхронизации двухканального голографического ИАНЫс! лазера
4.2. Экспериментальное исследование фазовой синхронизации двухканального голографического ИАГ:1Чё лазера
ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТИ ВЫСОКОМОЩНЫХ ИАГ:Ш ЛАЗЕРОВ С ПЕТЛЕВЫМИ РЕЗОНАТОРАМИ НА РЕШЕТКАХ УСИЛЕНИЯ
5.1. Прошивка глубоких отверстий малого диаметра высокомощным одномодовым ИАГ.Ыё лазером
с самоОВФ
5.2. Исследование ВКР в кристаллах нитрата и вольфрамата бария при накачке высокомощным одномодовым
ИАГ:N6 лазером с самоОВФ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Прогресс лазерной техники, обусловленный достижениями науки последних десятилетий, тесно связан с созданием мощных высокоэффективных лазерных систем. Интерес к получению высокомощных узконаправленных лазерных пучков вызван перспективами их использования для решения многочисленных принципиально новых научных и технических проблем.
Большое распространение получили твердотельные лазеры на неодимосодержащих активных средах благодаря их компактности, стабильности в работе, сравнительно низкой стоимости и простоте в эксплуатации. По сравнению с другими Иё-средами (АИ:Ыё, ГГГ:Ыё, ГСГГ:Мё и др.) наименьшим термооптическим искажениям подвержена активная среда ИАГЩё’^, привлекая тем самым к себе наибольший интерес практического использования [1]. Однако, именно активные среды твердотельных лазеров сильно подвержены значительным термооптическим искажениям, возникающим в них под действием излучения накачки, что снижает качество лазерного излучения и уменьшает энергосъем [2]. В связи с этим актуальной становится задача компенсации тепловых аберраций активных сред, которая может быть решена при использовании различных адаптивных схем резонаторов с обращением волнового фронта (ОВФ)
Обычно для получения высокомощного излучения с малой расходимостью используется модуляция добротности лазерного резонатора и усиление излучения задающего генератора. В качестве эффективных и надежных пассивных модуляторов добротности зарекомендовали себя кристаллы ЫЕ с центрами окраски [3]. Для снижения оптических искажений в усилительных каскадах применяют двух- и четырехпроходное ОВФ при вынужденном рассеянии в жидкостях и газах

и обусловлен довольно низким коэффициентом усиления ВРМБ среды. Негативное воздействие, в первую очередь, оказывают оптический пробой в области каустики сфокусированного пучка, термическое са-мовоздействие мощного излучения (термоблюминг и ВТР) и ВКР. Хотя совершенствованием технологии тонкой очистки поглощение ВРМБ-активных сред уменьшено с 10 4 см 1 [32] в четыреххлористых соединениях и до КГ3 см-1 [33] в перфторидах, полностью устранить эти недостатки пока не удается. В результате существенно изменяются условия взаимодействия волн из-за повторного рассеяния стоксовой волны, начинает проявляться асимметрия спектральной зависимости коэффициента усиления стоксовой волны, а также возникает дефокусировка пучка и аберрация термической линзы. Кроме того, усиленные спонтанные ВРМБ-шумы [40], создающие значительные фазовые флуктуации ОВФ-излучения, совместно с динамическим рассогласованием оптических длин резонаторов [41] нередко приводят к срыву взаимной фазировки. В настоящее время для осуществления фазовой синхронизации лазеров остаются перспективными методы ЧВС на нелинейности ВРМБ, что уменьшает порог эффекта [4,123].
Несомненным преимуществом ФРК перед ВРМБ средами является их высокая чувствительность (10“°-1 О1 Вт [10]), возможность самоОВФ с высоким качеством пучков со сложной пространственной структурой (параметр М2~.2 для выходного пучка при падающем М2~100 [42]). Однако ФРК имеют очень низкое быстродействие, составляющее 10-3—102 с, что обусловлено медленным процессом диффузии пространственного светоиндуцированного заряда. Поэтому высокая дифракционная эффективность достигается только когда процесс диффузии и захвата объемного заряда в основном завершен. Кроме того, применение ФРК в мощных лазерных системах существенно ограничивает их низкая лучевая стойкость.