Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия перестраиваемые по частоте лазерные источники находят самые разнообразные применения как в научных исследованиях (прежде всего в спектроскопии), так и в технологии (получение сверхчистых веществ, разделение изотопов), для лабораторного и дистанционного контроля состояния окружающей среды, в медицине (диагностика, терапия и хирургия) и других областях человеческой деятельности.
Факторами, сдерживающими в настоящее время использование перестраиваемых источников когерентного излучения, являются их высокая стоимость, недостаточная надежность и низкая энергетическая эффективность. Кроме того, для многих приложений необходимо получение высоких импульсных и средних мощностей излучения. Особенно важны энергия и мопіность при исследопании и использовании нелинейных эффектов. Поэтому повышение энергетической эффективности преобразования частоты излучения "'создание перестраиваемых источников с высокой импульсной и средней мощностью является весьма актуальной задачей.
Для мощных лазерных систем, работающих з разовом режиме, задача создания высокоэффективных преобразователей частоты
(генераторы гармоник и параметрические генераторы света) н основном решена.
Однако лсно, что сфера применения лазерных источников, работающих в разовом режиме, весьма ограничена. Сочетание высокой пиковой и средней мощности достижимо в импульсно-периодических системах. Большая часть вопросов, рассматриваемых в диссертации, связана со спецификой импульсно-периодического режима. Это - необходимость обеспечения долговременной работы нелинейных элементов в мопршх пучках накачки (ресурс 103-ЗО4 импульсов, вполне достаточный для разовых лазеров, означает часы или даже минуты работы в импульсно-периодическом режиме), получение накачки с хорошей направленностью при наличии фазовых аберраций, типичных для кристаллических активных элементов. Еще один специфический момент - необходимость автоматизации измерений и обработки их результатов, поскольку информационные потоки многократно превышают возможности ручного ввода и обработки данных.
Цель диссертационной работы заключалась в исследовании путей оптимизации высокоэффективных импульсно - периодических па -раметрических преобразователей, создании действугоп(их лабораторных макетов и применении их в физических исследованиях.
Научная новизна.
-
Проведено экспериментальное исследование лучевого пробоя и старения кристаллов a-LiЮз в широких пучках накачки. Определены реальные уровни плотности энергии, при которой возможна долговременная работа нелинейнооптических преобразователей в импульсно-периодическомрежиме.
-
Впервые проведено экспериментальное исследование обращения волнового фронта цуга наносекундпых импульсов при ВРМБ
сфокусированных пучков на Х-1.08 мкм в газообразных и яидких средах.
3. Проведена экспериментальная апроба:ря схемы параметрического генератора света с автоинжекциеи, позволившая попислть эффективность преобразования при сохранении узкого спектра и диаграммы направленности выходного излучения.
Практическая значимость работы.
1 . Данные по лучевой стойкости кристаллов иодата лития могут быть использованы при разработке нелкнейнсолтических устройств.
-
Создан одномодовый источник цуга наносекундных импульсов на основе двухпроходового усилителя на MAr:Nd и ЙАД".Мй с ОБ>-ЗРМБ зеркалом.
-
Разработан и создан импульсно-периодический параметри-іеский генератор света с автоинжекциеи сигнала и синхронной гакачкой. По сравнению с традиционной схемой понижен порог 'енерации, расширен спектральный диапазон и увеличена зффек-'ивность преобразования при сохранении узкого (горядка не-:кольких см"1 в неселективном резонаторе) спектра v. малой іасходимости выходного излучения.
4. На основе высокоэффективного ПГС разработан и создан
втоматизированный оптико-акустический спектрометр для изме-
ения малых поглощений в конденсированных средах.
-
Разработан и создан эффективный трехкэскадннй генератор ятой гармоники как одномодового, так и мчогомодопого лазера на АЛ:Ш с использованием сложения 5ац = 4on + en в кристалле KDP ри комнатной температуре (угловой синхронизм) и в режиме не-ритичного по углу синхронизма при -60'С.
-
Создан многофункциональный автоматизированный лазерный эмплекс для проведения лазерных экспериментов и исследования
взаимодействия излучения с веществом. Положения, выносимые на защиту.
-
В кристаллах Li Юз в широких пучках накачки на длине волны 1.06-1.08 мкм эффект фотостарения не наблюдается. Разрушающая плотность энергии для моноимпульса длительностью 40 не и цуга наносекундных импульсов с такой же огибающей и скважностью 6-8 отличается на 20-30%.
-
Диухлроходовый усилитель с 0ВФ зеркалом на ВРМБ может был использован для формирования высоконаправленного излучения при усилении цуга наносекундных импульсов за счет эффекта накопления гиперзвука.
-
Применение автоинжекции сигнала в однорезонаторном ПГС с нерезонансным отражением накачки позволяет заметно повысит! эффективность преобразования и расширить спектральный диапазон перестройки при сохранении узкого (порядка нескольких см" в неселективном резонаторе) спектра и малой расходимости выходного излучения.
-
В кристалле KDP при положительных температурах возможш высокоэффективное сложение 4 и 1 гармоник лазера на ИАЛ: Nd і расходимостью до 10-20 угловых минут.
Апробация результатов.
Основные результаты диссертации докладывались на IV Всесо юзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1984), V Всесо юзной конференции "Оптика лазеров"(Ленинград, 1987), II Всесоюзной конференции "Применение лазеров в технологии и сие темах передачи информации" (Таллин, 1987), XIII Международно конференции по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988) VII Всесоюзной конференции по взаимодействию излучения с веще ством (Ленинград, 1988), VI Всесоюзной конференции "Оптик лазеров" (Ленинград, 1990), VIII Всесоюзной конференции п
ізаимодействіто излучения с веществом (Ленинград, 1991), XV іеждународной конференции ю физической химии (Пария, 1931), [IV Международной конференции по когерентной и нелинейно*"! оп-ике (Ленинград,1992), Международной конференции "Advanced user technology" (Москва, 1902)
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Приложения и Іаключення. Объем диссертации составляет 114 страниц текста, !8 рисунков, 2 таблицы. Список литературы включает 92 наимсно-іания.
