Разработка пространственных фильтров и эффективных усилителей с высоким ресурсом работы для многокаскадных лазеров с качеством излучения близким к дифракционному

• Автор: Кирсанов, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. Проблемы получения высоких параметров выходного излучения в лазерах накачки параметрических усилителей петаваттного уровня мощности и методы их решения.
1.1. Общая схема 300 Дж 1нс лазерного усилителя на неодимовом стекле и проблемы ее реализации.
1.2. Стабилизация направления распространения лазерного излучения в лазере накачки петаваттного комплекса PEARL.
1.3. Создание эффективных лазерных усилителей для мощных многокаскадных лазеров.
1.4. Выбор общей конструкции пространственных фильтров для создания компактного и надежного лазера накачки с качеством излучении близким к дифракционному.
1.5. Выводы
Глава 2. Оптимизация параметров оптических элементов пространственных фильтров для многокаскадных лазерных усилителей.
2.1. Выбор соотношения радиусов линз ПФ для обеспечения минимальных сферических аберраций и комы.
2.2. Выбор оптимального фокусного расстояния линз ПФ, обеспечивающий минимальные сферические аберрации.
2.3. Выбор диаметра диафрагмы ПФ, обеспечивающей прохождение импульса без пространственно-временного обрезания.
2.3.1. Подавление мелкомасштабной фокусировки (ММС)

2.3.2. Подавление суперлюминесценции.
2.3.3. Моделирование прохождения реального пучка через ПФ с различными диафрагмами.
2.4. Экспериментальные исследования деполяризации в линзах, при использовании их в качестве вакуумных окон ПФ. Выбор диаметра линз с наименьшей деполяризацией.
2.5. Выводы
Глава 3. Система прецизионного дистанционного ЗВ позиционирования диафрагмы ПФ с шаговыми двигателями в качестве исполнительного механизма.
3.1. Блок юстировки диафрагмы ПФ с 30 системой линейного перемещения на основе шаговых двигателей.
3.2. Системы линейного перемещения (трансляторы) и их электромеханический привод.
3.2.1. Расчет допустимой нагрузки на элементы качения трансляторов.
3.2.2. Блоки управления шаговыми двигателями для ручного (дистанционного) и автоматического управления.
3.3. Экспериментальное определение точности привода ШД, как исполнительного механизма.
3.4. Компенсация угловых отклонений при линейном перемещении оптических элементов.
3.5. Выводы

Глава 4. Аппаратно-программный комплекс и методика 88 юстировки пространственных фильтров в составе шестикаскадного лазерного усилителя.
4.1. Юстировка линз пространственного фильтра. Выведение 90 бликов из апертуры входящего излучения. Компенсация астигматизма.
4.2. Методы настройки продольного положения диафрагмы
4.2.1. Определение необходимой точности продольной 94 юстировки диафрагмы при сканировании щелью в поле непрерывного лазерного излучения.
4.2.2. Настройка пространственного фильтра при 98 сканировании диафрагмой.
4.2.3. Настройка продольного положения диафрагмы с 102 использованием специально вводимого аберратора.
4.2.4. Экспресс-проверка продольной настройки 104 диафрагмы ПФ с использованием ИК-визуализатора.
4.3. Методика настройки поперечного положения диафрагмы 106 ПФ по дифракционным кольцам, формируемым при прохождении излучения через дополнительную вбрасываемую диафрагму. Настройка диафрагмы ПФ в ручном и автоматическом режимах.
4.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ
Список цитируемой литературы
Список работ автора по теме диссертации

диафрагмы. Следует отметить, что диафрагменные линии с одинаковыми
параметрами Френеля У = £>"у4££ (где О - диаметр диафрагмы, £ расстояния между диафрагмами) обладают одинаковыми селективными свойствами [15*]. Однако из-за плазменного факела, возникающего на краю диафрагм при некоторой энергии импульса Жтах, происходит закрывание пучка плазмой, причем скорость закрывания обратно пропорциональна квадратному корню из атомного номера материала диафрагмы [35,42]. Увеличивая В и £ при сохранении У, а также оптимизируя материал диафрагмы, можно увеличить 1Стах. На Рис. 1.3 приведены зависимости энергии излучения на выходе диафрагменного фильтра от энергии на входе для линии (£>7=0.4 мм, £,=11 см) и линии (£>2=0.9 мм, £2=33 см). Следует отметить, что параметры Френеля обеих линий различаются менее чем в два раза, тем не менее, как видно из Рис. 1.3, максимальные энергии, пропускаемые фильтрами, различаются более, чем в 20 раз. Осциллограммы, приведённые на этом рисунке, демонстрируют процесс закрывания диафрагмы.
Для проверки селективных свойств диафрагменной линии направление падающего на линзу 1 (Рис. 1.2) пучка менялось в пределах ±5-10'4 рад. При этом на выходе линии отслеживались изменения направления пучка и распределение его интенсивности в ближней зоне. Для диафрагменной линии с £Д=0.4 мм и £,=11 см отклонение входного пучка не вызывало изменения направления выходящего излучения. Для фильтра с £>2=0.9 мм и £2=33 см отклонение направления выходящего пучка было в 5 раз меньше отклонения входящего пучка, а радиус его кривизны в 50 раз меньше чем у входного. Картина поперечного распределения интенсивности в ближней зоне (Рис. 1.4) при указанных отклонениях не изменялась.