Формирование и наведение лазерных пучков с помощью внутрирезонаторных пространственно-временных модуляторов света

• Автор: Алексеев, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: г. Сосновый Бор
• Количество страниц: 288 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных обозначений

Введение. б
Глава 1. ФОРМИРОВАНИЕ ПУЧКОВ В МОЩНЫХ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМАХ И МИНИМИЗАЦИЯ ИХ УГЛОВОЙ РАСХОДИМОСТИ

1.1 Формирование пучков в мощных лазерных системах .

1.1.1 Формирование пучков с высоким коэффициентом заполнения

1.1.2 Экспериментальное исследование пространственной фильтрации излучения

1.1.3 Исследование ограничения яркости выходного пучка в лазере с периодической пространственной фильтрацией и оконечными дисковыми каскадами
1.1.4 Исследование деполяризации выходного пучка усилителя на неодимовом стекле при мелкомасштабной самофокусировке .
1.1.5 Исследование возможностей повышения мощности и эффективносги лазерных усилителей на неодимовом стекле с оконечными дисковыми каскадами.

1.2. Повышение направленности излучения лазерных систем

1.2.1 Исследование ОВФ сканирующего в пространстве пучка.
1.2.2 Исследование ОВФ в мощной лазерной системе с оконечными ДУ .
1.3 Наведение лазерного излучения е помощью внутрирезопаторных пространственных модуляторов света
Выводы .
Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ НАВЕДЕНИЯ ПУЧКА МОЩНОЙ ЛАЗЕРНОЙ СИСТЕМЫ НА НЕОДИМОВОМ СТЕКЛЕ С ПОМОЩЬЮ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОДУЛЯТОРА СВЕТА ТИПА РЯОМ
2.1 Факторы, определяющие точность наведения пучка с помощью ПВМС и ОВФ
2.2 Лазерная система .
2.3 Методика исследования точности наведения пучка .
2.4 Результаты экспериментов .
Выводы .
Глава 3. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ МОДУЛЯТОРЫ СВЕТА НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ .
3.1 Свойства элсктрооптической керамики ЦТСЛ
3.2 Исследование элсктрооптичсских характеристик образцов различного состава .
3.3 Исследование лучевой прочности керамики
3.4 Конструктивные особенности модуля торов и распределение электрических нолей
3.5 Принципы управления работой электроуправляемых пластин
3.6 Исследование оптического контраста модуляторов
Выводы
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ НА АИГШ3 С ВИУТРИРЕЗОНАТОРНЫМ НАВЕДЕНИЕМ ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1 Резонатор лазера с двухкоординатным сканированием излучения .
4.2 Исследование характеристик излучения лазера в импульсном, импульснопериодическом и пакетноимпульсном режиме работы .
4.3 Исследование возможности стабилизация импульсов в пакетном режиме с помощью отрицательной обратной связи .
4.4 Исследование характеристик излучения твердотельного лазера с непрерывной накачкой с внутрирезонаторным ПВМС .
4.5 Лазерный резонатор с лучевой разгрузкой ПВМС
4.6 Исследование характеристик лазера с диодной накачкой и частотой следования
импульсов до 0 Гц .
Выводы
Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМ С ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫМ НАВЕДЕНИЕМ
5Л Лазерная система на ЛИГЫ с ОВФ излучения
5.2 Преимущества лазерных локаторов на основе лазеров с внутрирезонаторным наведением излучения .
5.3 Лазер на неодимовом стекле с выходной энергией килоджоулевого уровня
5.4 Лазерный резонатор с матрично адресуемым ПВМС .
Выводы
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕАЛИЗАЦИЯ ВНУТРИРЕЗОНАТОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ ЛАЗЕРОВ НА ДРУГИХ СРЕДАХ .
6.1 Лазер на парах меди с внутрирезонаторным ПВМС .
6.2 Исследование возможности управления диаграммой направленности химического электроразрядного ОР лазера .
6.2.1 Предварительные исследования ИР лазера
6.2.2 Разработка элементной базы лазера .
6.2.3 Схемы резонаторов и результаты исследования однокоординатного сканирования лазера .
6.2.4 Проработка возможных схем и исследование двухкоординатного сканирования излучения Р лазера .
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Иногда на выходных торцах активных элементов наблюдаются разрушение в виде полос, которые можно связать с модуляцией светового пучка вследствие его интерференции со слабым пучком, отраженным в прямом направлении каким либо оптическим элементом лазера. Все эти эффекты ограничивают полезную выходную мощноегь лазера и снижают надежность его работы. Поэтому, во многих лабораториях проводились исследования, направленные на подавление вредных эффектов МС и увеличение мощности лазеров на неодимовом стекле. В работе Беспалова и Таланова 2 впервые было показано, что в нелинейной среде амплитуднофазовые возмущения плоской электромагнитной волны приводят к ее распаду на отдельные пучки, имеющие разные длины самофокусировки в зависимости от масштаба первоначального возмущения. При этом, сеть характерный, наиболее быстро фокусирующийся масштаб, определяемый коэффициентом нелинейности среды, интенсивностью излучения и коэффициентом эллиптичности волны. Е2 к2 . П2 нелинейный коэффициент показателя преломления среды, Е напряженность электрического поля, к волновое число к 2л Хс , где Хс длина волны в среде, п линейный показатель преломления среды. БеспаловаГаланова, для чего они проводили непосредственное измерение коэффициентов усиления различных пространственных частот, получаемых с помощью сдвигового интерферометра, на пассивном стеклянном образце из стекла ЕД2 при различных интенсивностях входного пучка. Большой практический интерес представляет разработка надежного критерия снижения яркости пучка в результате МС при его распространении в усилительном канале мощной установки. В ряде работ сделаны попытки использовать в качестве такого критерия величину интеграла распада
2 ку1 X, 1. I гшковая интенсивность пучка у постоянная стекла см2ГВ г. Интегрирование ведется вдоль длины пути пучка в усилительном канале. При этом максимальные скорости роста мелкомасштабных выбросов пропорциональны схр2В. Величина В, равна также фазовому сдвигу в радианах между наиболее и наименее интенсивными частями пучка и является, следовательно, мерой самофокусировки пучка как целого. В работах , было экспериментально показано, что степень нелинейного накопления фазы или величина интеграла В, прямо коррелирует с полезной выходной мощностью. В этих работах впервые выполнены измерения интенсивности пучка в фокусе линзы с разрешением во времени для лазеров на неодимовом стекле с субнаносскундной длительностью импульса излучения. Величины В вычислялись на основании измеренных характеристик излучения лазерного канала Янус и измеренных прямым методом величин П2 . В работе i и . Было отмечено, что величина В к 4,5 является максимальной рабочей величиной, при которой возможна эффективная фокусировка лазерного пучка, полученного с исследованной системы, на малоразмерные мишени. В работе экспериментально показано, что критерий оценки влияния МС на яркость усиливаемого пучка должен учитывать конкретный спектр пространственных частот выбросов интенсивности в пучке. Для усилительных каналов с большими собственными шумами, когда выбросы интенсивности занимают большую часть ссчепия пучка и их частотный спектр широк, падение яркости выходного пучка происходит в результате преимущественного роста выбросов наиболее неустойчивых частот, и критерием может служить величина В,п . Когда же в пучке имеются в основном выбросы одной частоты к, наиболее подходящим критерием является величина В к для данной частоты. Таким образом, основное ограничение на яркость выходного пучка усилительных лазерных систем на неодимовом стекле связано с нелинейным ростом и рассеянием выбросов интенсивности в усиливаемом пучке, возникающих в результате МС. При этом затравочные выбросы возникают при дифракции пучка либо на ограничивающей диафрагме, либо на поверхностных и объемных дефектах оптических компонент лазерных усилителей пыль, пузыри, камни и другие амплитудные и фазовые неоднородности. Первый из этих эффектов приводи г к регулярной, а второй к хаотической структуре выбросов на пространственном профиле пучка. Большинство методов повышения яркости выходного пучка основаны на подавлении затравочных выбросов обоих типов.