Нелинейные взаимодействия интенсивного пико- и фемтосекундного лазерного излучения с веществом в сильно неравновесном состоянии

• Автор: Гордиенко, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 358 с. : ил.

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА
ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
На правах рукописи УДК
ГОРДИЕНКО Вячеслав Михайлович
Нелинейные взаимодействия интенсивного пико- и фемтосекундного лазерного излучения с веществом в сильно неравновесном состоянии
Специальность 01.04.21-лазерная физика
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
МОСКВА
Содержание
Введение
Часть I. Пико- и фемтосекундные лазерные системы как источники сверхсильных световых полей
Введение
Глава 1. Высокостабильные твердотельные пикосекундные лазеры с отрицательной обратной
связью
1.1. Обзор литературы и постановка проблемы
1.2. Режимы работы импульсных твердотельных пикосекундных лазеров с отрицательной обратной связью
1.3 Динамика длительности импульса в квазистационарном режиме генерации
1.4. Экспериментальная реализация различных схем твердотельных пикосекундных лазеров с отрицательной обратной
СВЯЗЬЮ
1.4.1. Квазистационарный режим генерации
1.4.2. Твердотельный генератор сверхкоротких импульсов на аллюмо-иттриевом гранате с двухступенчатым управлением добротностью резонатора
1.4.3. Режим ограниченного цуга; управление формой цуга
Глава 2. Мощные пикосекундные лазеры десятимикронного
диапазона
2.1. Принципы формирования пикосекундных импульсов десятимикронного диапазона
2.1.1. Формирование сверхкоротких импульсов излучения десятимикронного диапазона с помощью оптически управляемых полупроводниковых затворов
2.1.2. Формирование СКИ-10 мкм с помощью нелинейного преобразования частоты излучения
2.2. Формирование пикосекундных импульсов десятимикронного диапазона с помощью параметрического усиления
2.2.1. Численный анализ процесса параметрического усиления
2.2.2. Генерация затравочных пикосекундных импульсов излучения десятимикронного диапазона
2.2.3. Варианты схем параметрического усиления ПУ
2.2.4. Управление спектральными характеристиками пикосекундных импульсов среднего ИК-диапазона
2.3. Усиление сверхкоротких импульсов десятимикронного диапазона в С02 усилителе высокого давления
2.3.1. Особенности усиления сверхкоротких импульсов в активной среде СОг модуля высокого давления
2.3.2. Экспериментальная реализация электроразрядных СОг усилителей высокого давления
2.3.3. Регенеративное усиление СКИ-Юмкм
2.3.4. Линейное усиление.:
2.4. СС>2 усилитель высокого давления с накачкой YSGG:Cr:Er лазером
2.4.1. Схема возбуждения
2.4.2. Эксперименты по усилению с оптической накачкой
2.5. Перспективы развития С02 лазерных систем сверхкороткой длительности
Глава 3. Генерация сверхинтенсивного излучения фемтосекундной длительности в УФ, видимом и ближнем ИК диапазонах
3.1. Схемы построения мощных эксимерных фемтосекундных систем
3.1.1. Варианты стартовых комплексов фемтосекундных эксимерных систем
3.1.2. Эксимерные усилители
случае малого изменения длительности и энергии (п+1) -го импульса в резонаторе гп+1 связана с еп следующим рекурентным соотношением
п+1—К-лРппп (1-1)
где й- коэффициент неселективных потерь в резонаторе, ап- коэффициент усиления активного элемента, рп- коэффициент пропускания насыщающегося поглотителя, Тп- коэффициет пропускания электрооптического затвора. Для простейшего закона обратной связи уравнение (1.1) имеет вид
8п+1 йапрп(То-ЦЕп)Еп (1-2)
Перейдя к безразмерным переменным хп=рЕп/Т0, можно получить уравнение хп+1=гп(1- хп) хп, где гп= ЕапрпТ0. Из условия хп+.1= хп находится стационарная точка системы хст=1-1/гст , а затем и стационарная энергия одиночного пичка
ест=(аРст11Т0-1)/ Еарстц (1.3)
В такой системе стационарная точка устойчива в диапазоне 1< гст<3. При гст >3 в системе ( в данном случае пикосекундный лазер) развиваются неустойчивости, переходящие е увеличением гст в хаос [67], аналогично системам, описываемым логистическим отображением [56]. В [52] установлено, что для лазера с ООС условие стационарной генерации имеет вид рст/р0<3. Здесь предполагается постоянство коэффициента усиления активной среды. Система управления , как правило, обладает внутренним временем задержки и интегрированием, т. е.
ТП=Т'й-ехР(-]&1/ т-р-1 (1.4)
где рА|;-время задержки, Д1=2Ь/с-период резонатора, т-время интегрирования . В [52,67] проведено численное моделирование такой системы и установлено, что при увеличении времени задержки область устойчивости сужается. Например, введение задержки на время одного обхода импульса по резонатору уменьшает область устойчивости генерации до 1< гст<2. Введение интегрирования при малых т улучшает воспроизводимость цугов генерациии и приводит к более эффективному подавлению саттелитов. Однако дальнейший рост т связан с сокращением области устойчивости.