Одночастотный Nd: YAG лазер для контроля зеркала адаптивного телескопа

• Автор: Парфенов, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Раздел I
АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ЛАЗЕРНОМУ ИСТОЧНИКУ ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ СИС ТЕМЫ КОНТРОЛЯ АДАПТИВНОГО ТЕЛЕСКОПА

1Л. Введение

1.2. Оптическая схема системы контроля

1.3. Требования к лазерному источнику излучения

в интерферометре ДВФ

1.4. Выбор лазера для интерферометра ДВФ

1.5. Краткие выводы.

Раздел II
РАЗРАБОТКА ОДНОЧАСТОТНОГО КсРУАС ЛАЗЕРА С УДВОЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Выбор оптической схемы лазера
2.2. Анализ возможных мер по достижению и удержанию требуемого уровня мощности излучения лазера.
2.3. Исследование возможности повышения уровня мощности излучения и устойчивости режима одночастотной генерации лазера при
использовании схемы с двумя скрещенными нелинейными кристаллами.
2.4. Исследование возможности повышения мощности излучения лазера путем увеличения степени изоляции оптического вентиля
2.5. Генерация второй гармоники излучения лазера в нелинейном кристалле КТР
2.6. Краткие выводы
Раздел III
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ И СТАБИЛИЗАЦИЯ УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ОСИ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА
3.1. Введение
3.2. Исследование стабильности углового положения пучка излучения
3.2.1. Выбор фотоприемника.
3.2.2. Краткое описание измерителей углового положения пучка излучения лазера на базе ФПЗСматрицы и четырехквадрантного фотодиода.
3.2.3. Измерения стабильности углового положения пучка излучения лазера
3.2.4. Основные дестабилизирующие факторы, приводящие к нестабильности углового положения пучка излучения
3.2.5. Краткие выводы
3.3. Стабилизация углового положения пучка излучения
3.3.1. Исследование возможности стабилизации оси лазерного пучка посредством одномодовых волоконнооптических
световодов
3.3.2. Исследование возможности стабилизации пучка излучения лазера при помощи системы на основе акустооптических дефлекторов
3.3.2.а. Краткое описание системы стабилизации углового положения лазерных пучков.
3.3.2.6. Экспериментальная проверка работы системы.
3.3.3. Краткие выводы
Раздел IV
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННОЙ КОГЕРЕНТНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА
4.1. Введение.
4.2. Исследование пространственной когерентности излучения
4.3. Исследование временной когерентности излучения.
4.4. Краткие выводы.
Раздел V
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЛАЗЕРА В МАКЕТЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ДАТЧИКА ВОЛНОВОГО ФРОНТА
5.1. Контроль зеркта с голограммной структурой на контролируемой поверхности.
5.2. Краткие выводы
Раздел VI
ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ЫсЕУАО ЛАЗЕРА С ЛАЗЕРНОЙ ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ ЛТНА
6.1. Введение
6.2. Исследование пространственновременной когерентности излучения лазера
6.2.1. Исследование временной когерентности
6.2.2. Исследование пространственной когерентности.
6.3. Исследование стабильности углового положения оси диаграммы направленности излучения лазера
6.4. Краткие выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение I
РАСЧЕТ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЗОНАТОРА ЛАЗЕРА
Постановка задачи
Безусловная оптимизация
Условная оптимизация.
Приложение II
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ УГЛОВОГО ПОЛОЖИ 1ИЯ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ НА ОСНОВЕ АКУСТООПТИЧЕСКИХ ДЕФЛЕКТОРОВ
Постановка задачи
Описание коитрукции АОД
ЛИТЕРАТУРА


Упомянугые недосгатки связаны с геометрией излучающей площадки полупроводниковых лазеров, которая имеет существенную асимметрию в двух взаимноперпендикулярных направлениях. Типичные размеры излучающего полоска лазерных диодов в плоскости, перпендикулярной рппереходу составляют от 1 до 2 мкм, а в другой плоскосги могут меняться в пределах от 1 до мкм. Уровень выходной мощности излучения полупроводниковых ОКГ составляет 1. Втмкм размер полоска в плоскости рпперехода. По этой причине рост уровня выходной мощности диодов сопровождается увеличением размера полоска, что приводит к проблемам с формированием диаграммы направленности излучения астигматизм и пространственной селекцией получением ТЕМоомоды, а также сокращению срока службы полупроводниковых лазеров. Помимо неодимсодержащих и полупроводниковых лазеров интерес для использования в оптической интерферометрии могут представлять также и титансапфировые ОКТ, ставшие в последние годы предметом интенсивного исследования многочисленных научных групп во всем мире. Интерес к работам в области разработки этих лазеров связан с их уникальными свойствами, определяемыми возможностью получения высокой монохроматичности излучения в сочетании с рекордной для всех типов лазерных источников областью непрерывной перестройки излучения в диапазоне 0 нм. I менее важным представляется и возможность достижения очень высоких уровней мощности излучения титансапфировых лазеров. В частности, в работе сообщается о создании лазера с мощностью Вт в режиме многомодовой генерации. Кроме того, при помощи техники нелинейного преобразования частоты на базе кристаллов ТгАЬОз возможно создание источников излучения, перекрывающих обширную область спектра от УФ до ближнего ИКдиапазона. Ионы i3 имеют спектроскопические особенности, делающие делающие лазеры весьма привлекательными для осуществления лазерной накачки активного элемента. Широкая полоса поглощения с максимумом вблизи длины 0 им расположена в синезеленой области спектра. Это позволяет использовать для накачки кристаллов iА0з аргоновый лазер, а также лазер с удвоением частоты с длиной волны излучения 2 нм . Благодаря успехам последних лет в области создания . Приведенное здесь краткое рассмотрение состояния техники современных твердотельных лазеров подтверждает сделанное выше высказывание об их потенциальной привлекательности для использования в качестве источников света в интерферометрах. В то же время, на пути широкого применения ТТЛ в интерферометрии стоят сложные проблемы, связанные с получением характеристик выходного излучения, требуемых для использования лазеров в измерительных системах. Говоря о принципиальной возможности применения ТТЛ в интерферометрах, здесь уместно перечислить основные общие требования, предъявляемые к лазерным источникам излучения в современной оптической интерферометрии. В то же время, сведения об исследованиях, посвященных одновременному достижению всей совокупности приведенных выше требований для одного конкретного типа лазера, в научной литературе отсутствуют. В связи с этим вопрос о возможности использования ТТЛ в оптической интерферометрии является открытым. Цель, которая ставилась при выполнении диссертационной работы, состояла в исследовании возможности применения твердотельных лазеров для интерференционного контроля крупногабаритных оптических систем на примере контроля составного главного зеркала адаптивного космического телескопа для астрономии. Основу диссертационной работы составляют исследования, которые выполнялись в отделении Адаптивных оптических систем НИИ ФООЛИОС ВНЦ Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова в рамках работ по созданию экспериментального стенда телескопа ТС9. Все перечисленные выше задачи были решены в ходе выполнения диссертационной работы. При этом главный практический результат работы состоит в разработке непрерывного одночастотного Ис1УАС лазера с удвоением частоты и требуемыми параметрами излучения, что сделало возможным успешное решение сложной измерительной задачи проведение интерференционного контроля макета главного зеркала адаптивного телескопа с голограммной структурой на контролируемой поверхности.