Особенности использования твердотельных лазеров с диодной накачкой в системах оптической локации

• Автор: Дрякин, Евгений Вячеславович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ ЛЛС
1.1 Классификация систем ЛЛС.
1.2 Схемы построения импульсных твердотельных лазеров.
1.3 Анализ схем построения лазеров и существующие проблемы.
1.3.1 Схемы накачки и геометрия активного элемента.
1.3.2 Методы модуляции добротности.
1.3.3 Оптимизация твердотельных лазерных систем с диодой накачкой
1.4 Выбор и качественное описание конструкции излучателя ЛЛС.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ОДНОМОДОВОГО И1:М) ЛАЗЕРА
2.1 Постановка задачи.
2.2 Особенности энергетических уровней кристалла АИГ:№.
2.3 ОСОБЕ1 [НОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ КИНЕТИКИ
населенностей. Скоростные уравнения.
2.4 Особенности скоростных уравнений.
2.5 Два метода описания поля в резонаторе.
2.6 Оценка степени эффекта наведенной тепловой линзы.
2.7 Процесс усиления в кристалле АИГ:Ыо в представлении модели
БЕГУЩИХ ВОЛН.

2.8 Модулятор добротности
2.9 Накачка.
2.10 Экспериментальная проверка модели.
2.11 Ограничения области применимости модели.
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ МНОГОМОДОВОГО АИГ:М) ЛАЗЕРА
3.1 Многомодовый режим и его влияние на точность измерений ЛЛС.
3.2 Торцевая накачка как механизм селекции мод.
3.3 Требования к модели. Цели и задачи моделирования.
3.4 Качественное обсуждение процессов формирования модового состава излучения импульсного многомодового лазера.
3.5 Описание распространения излучения в резонаторе.
3.5.1 Принцип бегущих волн как основа многомодовой модели.
3.5.2 Описание поперечных модовых распределений.
3.5.3 Исследование процесса дифракционного формирования мод.
3.5.4 Описание диафрагмы.
3.5.5 Задание параметров накачки.
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ЛАЗЕРОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ИСТОЧНИКА ЛЛС
4.1 Методика проведения модельных исследований.
4.2 Исследование энергетических характеристик излучения.
4.3 Исследование пространственных характеристик излучения.

4.4 Исследование влияния фокусировки накачки на
ПРОСТРАНСТВЕН НЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ.
4.5 Исследование эффективности подавления мод при
ИСПОЛЬЗОВАНИИ ДИАФРАГМЫ И ЕЕ ВЛИЯНИЯ НА ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ.
4.6 Совместное использование фокусировки и диафрагмы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Вообще говоря, согласование пучков является достаточно сложной задачей. Излучающая область лазерного диода представляет собой площадку размером порядка 1х100мкм. Как было сказано выше, параметры излучения ДД сильно различны в двух перпендикулярных плоскостях. Дело в том, что генерация в плоскости р-п перехода осуществляется так называемым «страйпами». Эти самоорганизовывающиеся структуры представляют собой независимые каналы генерации. Типичный размер одного страйпа - несколько микрон. Эти структуры хорошо видны, если спроецировать излучение лазерного диода на экран с помощью линзы. Поэтому распределение поля в плоскости перехода есть суть суперпозиция полей излучения «страйпов» -независимых источников и существенно отличается от гауссова в ближней зоне. Следовательно, точное согласование возможно только в плоскости с гауссовым распределением поля. Помимо поперечного согласования пучков накачки и генерации, необходимо учитывать и продольное их расположение - взаимное расположение перетяжек пучков накачки и генерации [39, 40].
Фокусировка пучка накачки внутрь объема основной моды способствует подавлению высших пространственных мод. При определенных условиях это позволяет отказаться от использовании диафрагм или других устройств для селекции гауссовой моды.
Однако, фокусировка излучения накачки в небольшой объем активного элемента приводит к локальному нагреву среды, а, следовательно, вызывает механические напряжения в кристалле, термическую линзу и наведенное двулучепреломление. Все эти процессы приводят к искажению волнового фронта пучка, его дефокусировке и снижению эффективности генерации. Следует отметить, что тепловые эффекты в лазерах с импульсной накачкой проявляются в значительно