Генерация второй гармоники излучения лазера на неодимовом стекле с большой угловой и спектральной шириной

• Автор: Саакян, Артём Тигранович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
Предмет диссертации и её актуальность
Цель работы
Научная новизна
Научно-практическая ценность работы
Достоверность результатов и личный вклад соискателя
Положения, выносимые на защиту
Апробация работы, публикации
Структура и объём диссертации
Глава 1. Введение и обзор литературы по генерации второй гармоники (ГВГ)
1.1 Введение к обзору литературы
1.2 Влияние расходимости излучения на процесс ГВГ
1.3 Влияние ширины спектра излучения на процесс ГВГ
1.4 Влияние поляризации излучения на процесс ГВГ
1.5 Влияние прочих факторов на процесс ГВГ
1.6 Выводы
Глава 2. Генерация второй гармоники при взаимодействии оее
2.1 Экспериментальная установка по ГВГ
2.2 Результаты для взаимодействия оее
2.3 Выводы

Глава 3. Генерация второй гармоники при взаимодействии оое
3.1 Результаты для взаимодействия оое
3.2 Выводы
Глава 4. Интерференционные свойства излучения второй гармоники

Выводы к главе
Заключение
Благодарности
Список литературы
Введение

Предмет диссертации и её актуальность
На сегодняшний день проводящиеся в ведущих мировых лазерных центрах исследования по взаимодействию лазерного излучения с веществом практически не обходятся без использования излучения оптических гармоник основной частоты, полученных с применением нелинейных кристаллов. Это связано с целым рядом положительных факторов, причём излучение гармоник используется как для воздействия на исследуемую мишень (исследуемое вещество) в качестве греющего излучения, так и в диагностических целях [1-13].
При воздействии лазерного излучения на исследуемое вещество начальная стадия процесса взаимодействия заключается в нагреве и испарении определённой доли вещества, т.е. в образовании слоя относительно низкоплотной и горячей плазмы, разлетающейся навстречу греющему излучению, так называемой плазменной короны. Распространяясь по формирующемуся профилю плотности, греющее лазерное излучение частично поглощается, главным образом, вблизи критической плотности, а непоглощённая часть рассеивается плазмой [8, 9, Й]. Критической для лазерного излучения является та плотность плазмы, дальше которой это излучение не проникает. Поскольку критическая плотность плазмы прямо пропорциональна квадрату частоты воздействующего излучения, то увеличение частоты излучения приводит к повышению значения критической плотности плазмы, следовательно, воздействующее излучение взаимодействует с более плотными слоями плазмы [8, 9, 14-18]. В исследованиях по направлению Лазерного термоядерного синтеза (ЛТС) применение оптических гармоник в качестве греющего излучения связано с теоретическими расчётами, предсказывающими рост гидродинамической

расходимость излучения с 1,5' до 15', а максимальная плотность мощности составила примерно 120 МВт/см2. Из приведённых в работе графиков видно, что эффективность преобразования при широком спектре ниже, чем при узком спектре. Для излучения с широким спектром максимум преобразования достигается при плотности мощности -110 МВт/см2 и равен 30 %, тогда как при том же значении плотности мощности в случае узкого спектра максимальная эффективность равна 40 %. Полученные графики демонстрируют, что для широкого спектра излучения высокая эффективность преобразования может быть достигнута при использовании взаимодействия оое, что объясняется значительно меньшей дисперсией направления синхронизма, чем для взаимодействия оее, а значит, эффективность преобразования для взаимодействия оее более критична к ширине спектра излучения лазера.
Экспериментальное и теоретическое исследование преобразования во вторую гармонику широкополосного излучения неодимового лазера на фосфатном стекле в кристалле КОР при взаимодействии оее было проведено в [96]. Рассматривалось преобразование широкополосного излучения (» 17 см'1) с единственной поперечной модой ТЕМоо во ВГ как в одном кристалле, так и в расположенных последовательно двух кристаллах. Теоретические расчёты предсказывали уширение спектра второй гармоники относительно основного излучения более чем в 1.5 раза после преобразования в первом кристалле, и практически в 2 раза после преобразования во втором кристалле. Экспериментально было получено уширение спектра ВГ примерно в 1.5 раза по сравнению со спектром основного излучения после двух кристаллов КЭР толщиной 1 см и 2.5 см, соответственно. Итоговая эффективность преобразования составила 55 %.
В работе [111] использовался лазер на неодимовом стекле, излучающий на двух длинах волн, отстоящих друг от друга на 40 А. Экспериментально