Термонаведенная деполяризация в лазерных оптических элементах сложной геометрии с произвольным аспектным отношением

• Автор: Старобор, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Исследование влияния переходной геометрии оптического элемента на
термонаведенные искажения
Введение
1.1. Влияние соотношения диаметра элемента и его длины на термонаведенную деполяризацию в геометрии «короткий стержень»
1.2. Зависимость термонаведенной деполяризации от диаметра пучка в «коротком стержне» и «толстом диске»
Глава 2. Термонаведенная деполяризация в оптических элементах без аксиальной симметрии
2.1. Исследование термонаведенной деполяризации при прохождении двух лазерных пучков через один элемент
2.2. Термонаведенная деполяризация в «квадратной» геометрии
Глава 3. Использование новых сред для улучшения параметров лазерных устройств
3.1. Исследование магнитооптических и термооптических характеристик сред в диапазоне температур 80-3 00К
3.2. Изоляторы Фарадея на основе керамик ТГГ и ТАГ
3.3. Криогенный изолятор Фарадея на керамике ТГГ
3.4. Криогенный изолятор Фарадея на гадолиний-галлиевом гранате с одновременной компенсацией термонаведенной деполяризации и термолинзы

Заключение
Список литературы

Введение
Предмет исследования и актуальность темы
В настоящее время мощные лазерные установки получили широкое распространение в промышленности и науке. Лазеры с высокой средней по времени мощностью излучения применяются при обработке материалов, резке и сварке, в медицине, телекоммуникациях, а также для научных приложений -прецизионная интерферометрия, ускорение заряженных частиц, исследование экстремальных свойств веществ, зондирование атмосферы и др.
В связи с этим остро стоит проблема борьбы с термонаведенными эффектами, возникающими из-за нагрева оптических элементов (ОЭ) как самим мощным лазерным излучением, так и излучением накачки. Эта проблема появилась практически сразу после создания лазера в 1961 году и становится все более насущной в связи с увеличением мощности лазеров работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режиме. В настоящий момент именно термонаведенные эффекты являются одним из существенных факторов, ограничивающих как среднюю мощность лазерного излучения, так и качество лазерного пучка.
Другой важной особенностью современных лазерных систем является использование пучков без аксиальной симметрии. К нарушению аксиальной симметрии может приводить несколько причин. Так, например, начинают широко использоваться ОЭ изготовленные из оптической керамики, которая обладает рядом важных преимуществ по сравнению с традиционно использующимися материалами: её размер практически не ограничен в отличие от кристаллов, однако теплопроводность керамики значительно превосходит теплопроводность стекол и не уступает теплопроводности кристаллов, также керамические ОЭ могут создаваться из сред, которые невозможно или очень трудно вырастить как монокристаллы, например полуторные оксиды (Ьи20з, У20з, 8с20з), тербий-алюминиевый гранат (ТАГ) и др. Из-за отсутствия ограничения на размер
толстостенной трубки, плотно прилегающей к образцу. Результаты измерений и численного моделирования приведены на рис. 4. Отметим, что аналитические выражения для термодеполяризации получены в предположении возможности интегрирования гауссова пучка по бесконечности, а не по апертуре кристалла. В результате в аналитических выражениях для ориентации [001] нет зависимости от диаметра пучка, однако в расчетах (пунктир) и измерениях (ромбы) слабая зависимость есть. Для торцевого теплоотвода (сплошная кривая и треугольники соответственно) зависимости пропорциональной четвертой степени диаметра пучка [26] не наблюдается, что связано с тем что диск - толстый (г|=0,54). Он не соответствует допущениям принятым для вывода аналитических выражений. В результате численного расчета, однако, удалось добиться хорошего согласия теории и эксперимента. Деполяризация существенным образом зависит от диаметра пучка и снижается более чем в 7 раз при увеличении его с 1,4 до 8 мм.

1/е, мм

Диаметр пучка по уровню
Рис.4. Зависимость нормированной деполяризации в диске ТГГ от диаметра пучка. Ромбы -боковой теплоотвод, треугольники - торцевой. Пунктирная линия - зависимость по аналитическим результатам для короткого стержня, штрих-пунктирная - расчетная зависимость для короткого стержня, сплошная - расчетная зависимость для толстого диска.