Вопросы радиоэлектроники. 2019; : 43-49
КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ВНУТРИРЕЗОНАТОРНЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПАРАМЕТРЫ ИЗЛУЧЕНИЯ МОЩНЫХ ЛАЗЕРОВ
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-2-43-49Аннотация
Крупномасштабные неоднородности возникают в оптическом резонаторе мощного лазера вследствие неравномерного перераспределения тепла и погрешностей в юстировке схемы. Такие неоднородности могут существенно влиять на характеристики лазерного излучения. В работе проанализировано влияние крупномасштабных фазовых неоднородностей, связанных с разъюстировкой и термодеформацией зеркал неустойчивого резонатора, на основные параметры излучения мощного лазера – мощность и угловую расходимость. Проведено численное моделирование неустойчивого резонатора в дифракционном приближении, на основе которого определено количественное влияние фазовых аберраций типа оптического клина (разъюстировки) и сферической линзы (термодеформации) на мощность и расходимость лазерного излучения в зависимости от основных характеристик неустойчивого резонатора – числа Френеля и коэффициента увеличения. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния разъюстировки на параметры излучения 100-киловаттного газодинамического СО2-лазера. Результаты работы следует учитывать при структурно-параметрической оптимизации резонатора.
Список литературы
1. Ананьев Ю. А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М.: Наука, 1979. 328 с.
2. Sigman A. E., Sziklas E. A. Optical resonator modelling // Applied optics. 1975. No. 14. P. 1874.
3. Ковалевский В. О., Лобачев В. В. Оценка влияния регулярных и стохастических фазовых структур на оптическое качество потока активной среды газодинамического лазера // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. № 7. С. 604–610.
4. Orlova I. B. Optical aberrations in high power lasers // Proc. NATO. 1997. Ser. 3, High Technology. No. 45. P. 55–67.
5. Харитонов В. В. Теплофизический расчет лазерных зеркал. М.: МИФИ, 1985. 88 с.
6. Baskaev P. Y., Lavrov A. V., Lobachev V. V. Heterogeneity structure of active medium refraction for three–dimensional premixing and mixing nozzle banks of gasdynamic laser // Proc. of NATO Advanced Research Workshop «Optical Resonators – Science and Engineering», Slovak Republic, July 1–5. 1997. P. 361–371.
7. Башкин А. С., Лобачев В. В., Федоров И. А. Анализ пространственных масштабов оптических неоднородностей в активных средах мощных проточных лазерных усилителей // Квантовая электроника. 1997. Т. 24. № 2. С. 173–175.
8. Страхов С. Ю. Ограничения в реализации многопроходных неустойчивых резонаторов // Квантовая электроника. 2009. № 39 (12). C. 1153–1158.
9. Особенности формирования излучения в резонаторах с перфорированными зеркалами / А. С. Борейшо, А. Ф. Леонов, С. Ю. Страхов, А. В. Трилис // Квантовая электроника. 2003. № 33 (2). С. 177–180.
10. Быков В. П., Силичев О. О. Лазерные резонаторы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.
Issues of radio electronics. 2019; : 43-49
INTRACAVITY LARGE-SCALE HETEROGENEITY AND THEIR INFLUENCE ON RADIATION PARAMETERS OF POWERFUL LASERS
https://doi.org/10.21778/2218-5453-2019-2-43-49Abstract
Large‑scale inhomogeneities occur in the optical resonator of a high‑power laser due to uneven redistribution of heat and errors in the alignment of the circuit. Such inhomogeneities can significantly affect the characteristics of laser radiation. The paper analyzes the effect of large‑scale phase inhomogeneities associated with the separation and thermal deformation of unstable resonator mirrors on the parameters of the laser radiation – the power and angular divergence. The numerical simulation of the unstable resonator in the di‑fractional approximation is carried out, on the basis of which the quantitative effect of phase aberrations such as optical wedge (separation) and spherical lens (thermodeformation) on the power and divergence of laser radiation depending on the main characteristics of the unstable resonator‑the Fresnel number and the magnification coefficient is determined. The results of experimental studies of the effect of separation on the radiation parameters of a 100‑kilowatt CO2 gas‑dynamic laser are presented. The results of the work should be taken into account in the structural‑parametric optimization of the resonator.
References
1. Anan'ev Yu. A. Opticheskie rezonatory i problema raskhodimosti lazernogo izlucheniya. M.: Nauka, 1979. 328 s.
2. Sigman A. E., Sziklas E. A. Optical resonator modelling // Applied optics. 1975. No. 14. P. 1874.
3. Kovalevskii V. O., Lobachev V. V. Otsenka vliyaniya regulyarnykh i stokhasticheskikh fazovykh struktur na opticheskoe kachestvo potoka aktivnoi sredy gazodinamicheskogo lazera // Kvantovaya elektronika. 2001. T. 31. № 7. S. 604–610.
4. Orlova I. B. Optical aberrations in high power lasers // Proc. NATO. 1997. Ser. 3, High Technology. No. 45. P. 55–67.
5. Kharitonov V. V. Teplofizicheskii raschet lazernykh zerkal. M.: MIFI, 1985. 88 s.
6. Baskaev P. Y., Lavrov A. V., Lobachev V. V. Heterogeneity structure of active medium refraction for three–dimensional premixing and mixing nozzle banks of gasdynamic laser // Proc. of NATO Advanced Research Workshop «Optical Resonators – Science and Engineering», Slovak Republic, July 1–5. 1997. P. 361–371.
7. Bashkin A. S., Lobachev V. V., Fedorov I. A. Analiz prostranstvennykh masshtabov opticheskikh neodnorodnostei v aktivnykh sredakh moshchnykh protochnykh lazernykh usilitelei // Kvantovaya elektronika. 1997. T. 24. № 2. S. 173–175.
8. Strakhov S. Yu. Ogranicheniya v realizatsii mnogoprokhodnykh neustoichivykh rezonatorov // Kvantovaya elektronika. 2009. № 39 (12). C. 1153–1158.
9. Osobennosti formirovaniya izlucheniya v rezonatorakh s perforirovannymi zerkalami / A. S. Boreisho, A. F. Leonov, S. Yu. Strakhov, A. V. Trilis // Kvantovaya elektronika. 2003. № 33 (2). S. 177–180.
10. Bykov V. P., Silichev O. O. Lazernye rezonatory. M.: FIZMATLIT, 2004. 320 s.
