Исследование и разработка мощных компактных твердотельных лазеров для систем дистанционного зондирования

• Автор: Хлопонин, Леонид Викторович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Проблема увеличения яркости компактных твердотельных лазеров.

1.2 Использования градиентных зеркал в компактных твердотельных лазерах.

1.3 Исследование и оптимизация систем оптической накачки твердотельных лазеров.

Глава 2. Разработка и исследование компактного твердотельного лазера с внутрирезонаторной телескопической системой.
Глава 3. Исследование твердотельного лазера с внутрирезонаторной телескопической системой и интерферометрическим отражателем.
Глава 4. Экспериментальное исследования характеристик твердотельных лазеров с градиентными зеркалами

Глава 5. Применение многоэлементных квантронов при построении

мощных компактных лазерных систем для дистанционного зондирования.

Глава 6. Примеры разработок мощных твердотельных лазеров для систем дистанционного зондирования.
Заключение
Литература


Рассмотрены методы селекции поперечных мод резонаторов твердотельных лазеров, процессы, ограничивающие достижение предельных величин пространственно-энергетических характеристик излучения и способы их компенсации. Во второй главе рассмотрены вопросы, связанные с применением внутрирезонаторной телескопической системы для селекции мод низших порядков и возможности плавной настройки резонатора в режимы генерации излучения с максимальной энергией, яркостью или минимальной расходимости. В первой части второй главы приводится описание математической модели, используемой при численном моделировании твердотельного моноимпульсного лазера с внутрнрезонаторным телескопом. Модель позволяет описывать процессы дифракции и усиления излучения в резонаторе с учетом эффектов насыщения и пространственной неоднородности коэффициента усиления активной среды, а также учитывает амплитудно-фазовые искажения, вносимые оптическими элементами резонатора. Изменение поперечного распределения комплексной амплитуды световой волны при се распространении внутри резонатора рассчитывается с использованием дифракционною интеграла Кирхгофа. Изменение плотности энергии отдельных импульсов при их прохождении через слой активной среды рассчитывается при помощи соотношении Франца-Нодвика. Во второй части приведены экспериментальные исследования лазера, основными преимуществами которого является возможность точной настройки резонатора с помощью перестраиваемой телескопической системы на режим максимальной яркости излучения. Оптимальный с точки зрения яркости ых характеристик режим генерации наблюдается при незначительной отегройке резонатора в устойчивую область. В отличие от предсказаний теоретического анализа, проведенного для идеального случая отсутствия аберраций, находящийся на границе устойчивости резонатор менее чувствителен к волновым аберрациям и поэтому более эффективен. В третьей главе приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования компактного одномодового моноимпульсного твердотельного лазера с неразьюстируемым резонатором. Стабильность одиомодового режима генерации при воздействии различных возмущений, приводящих к разъюстировке, обеспечивается интерферометрическим отражателем. Интерферометрический отражатель с призмой Довс обеспечивает неразъюстируемость резонатора в двух ортогональных плоскостях. Интерференция лучей, распространяющихся в интерферометре в противоположных направлениях, приводит к тому, что практически все излучение возвращается обратно в резонатор. В резонаторе лазера с интерферометрическим отражателем в случае разъюстировки резонатора в широких пределах сохраняется режим генерации основной поперечной моды. Поперечный размер основной моды лишь незначительно уменьшается в пределах рабочего диапазона разъюстировки резонатора. Четвертая глава посвящена исследованию твердотельных лазеров с резонаторами, имеющими градиентные зеркала. Приведены результаты экспериментальных исследований образцов градиентных трапецеидальных зеркал (ГТЗ). Для описания экспериментальных радиальных рас предел ений коэффициента отражения была использована кусочно-линейная аппроксимация (трапеция) профиля коэффициента отражения и соответственно такие градиентные зеркала были названы “трапецеидальными”. Применение 1ТЗ существенно увеличивает стабильность пространственной структуры генерируемого излучения, а также уменьшает критичность лазерного резонатора к рлзыостировке выходного зеркала, улучшает пространственно-энергетические характеристики генерируемого излучения компактных твердотельных лазерных систем. Теоретические и экспериментальные исследования градиентных лазерных зеркал показали, что выбор типа распределения коэффициента отражения ГТЗ может зависеть не только от требований к пространственному распределению генерируемого излучения, но и от уровня оптических неоднородностей, вносимых в резонатор другими элементами резонатора. Пятая глава посвящена вопросам, связанным с применением многоэлементных квантронов для построения мощных компактных лазеров для систем дистанционного зондирования. Большинство лазерных систем, предназначенных для решения разнообразных задач космической связи, дистанционного зондирования, лидарных исследований и т.