Например, Бобцов

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ЛАЗЕРА С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ ДЛЯ КОСМИЧЕСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ

Аннотация:

Предмет исследований. Теоретически и экспериментально исследованы теплофизические и оптические методы стабилизации характеристик твердотельного лазера с диодной накачкой для его применения в системах лазерной космической связи и лазерной дальнометрии. Методы. Исследования проведены с использованием оригинальной конструкции лазерного модуля твердотельного лазера с диодной накачкой, которая включает в себя Nd:YAG активный элемент лазера в виде слэба с оптической накачкой излучением линейки лазерных диодов типа QCW 400W производства фирмы NORTHROP GRUMMAN, неустойчивый двухпроходный резонатор с поворотом апертуры пучка на 180° и выводным зеркалом с переменным коэффициентом отражения, систему термостабилизации режимов генерации линеек лазерных диодов на основе гипертеплопроводящих пластин. Гипертеплопроводящие пластины позволяют исключить традиционные проточные системы охлаждения рабочих элементов твердотельных лазеров. Режим стабилизации температуры обеспечивается с помощью алгоритма широтно-импульсной модуляции мощности дополнительных электрических нагревателей. Для компенсации нестационарных тепловых искажений показателя преломления слэба в схему резонатора лазера включен призменный отражатель с углом при вершине 120°. На его узкие грани нанесено отражающее покрытие, а на широкую – просветляющее. В результате тройного отражения пучка внутри отражателя происходит поворот апертуры пучка на 180°. При осевой симметрии температурных искажений слэба такая процедура приводит к компенсации фазовых искажений выходного лазерного пучка. Для подавления паразитной генерации в слэбе используются диэлектрические оптические покрытия широких граней слэба. Основные результаты. Теоретически и экспериментально показано, что применение гипертеплопроводящих пластин совместно с алгоритмом широтно-импульсной модуляции позволяет обеспечить стабилизацию температуры подложек линеек лазерных диодов с точностью ± 0,1 °С и, одновременно выравнивать распределения температуры по ее поверхности с отклонением менее 1 °С. Оптическая схема резонатора лазера позволяет сохранить угловую расходимость излучения, превышающую дифракционный предел не более чем в два раза, при мощности накачки до 100 Вт. Показано, что для повышения эффективности световой накачки и коэффициента полезного действия лазера в целом необходимо использовать многослойные покрытия широких оптических поверхностей слэба на основе чередующихся слоев SiO2 и ZrO2. Практическая значимость. Предложена оригинальная конструкция лазерного модуля твердотельного лазера с диодной накачкой, позволяющая за счет температурной стабилизации линейки лазерных диодов и компенсации искажений оптического качества активного элемента оптимизировать режимы накачки и генерации излучения твердотельных лазеров. Разработанные методы оптимизации характеристик твердотельного лазера с диодной накачкой применимы и в космических условиях, что становится определяющим фактором при разработке лазеров космического базирования.

Ключевые слова:

Постоянный URL

Статьи в номере

Содержание © 1993–2024 Университет ИТМО
Разработка © 2015 Университет ИТМО