Параметрический лазерный дальномер с пассивной системой термостабилизации

Тихонов Е.В., Маркушин Г.Н., Кошелев А.В., Векшин Ю.А., Алмазов А.А., Швалев А.В., Коротаев В.В. Параметрический лазерный дальномер с пассивной системой термостабилизации // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 80–92. http://doi.org/10.17586/1023-­5086­-2023­-90-­10­-80-­92

Tikhonov E.V., Markushin G.N., Koshelev А.V., Vekshin Yu.A., Аlmazov А.А., Shvalev А.V., Korotaev V.V. Parametric laser rangefinder with passive system of thermostabilization [In Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 10. P. 80–92. http://doi.org/10.17586/1023­5086­2023­90­10­80­92

E. V. Tikhonov, G. N. Markushin, A. V. Koshelev, Yu. A. Vekshin, A. A. Almazov, A. V. Shvalev, and V. V. Korotaev, "Parametric laser rangefinder with a passive thermal stabilization system," Journal of Optical Technology. 90(10), 609-616 (2023).  https://doi.org/10.1364/JOT.90.000609

Предмет исследования. Малогабаритный импульсный лазерный дальномер с пассивной системой термостабилизации. Цель работы. Разработка образца малогабаритного лазерного дальномера, генерирующего импульсное излучение с длиной волны (1,57 ± 0,04) мкм, частотой до 20 Гц и энергией 17 мДж с использованием в качестве источников накачки квазинепрерывных мультиспектральных решёток лазерных диодов и пассивной системой термостабилизации. Метод. Теоретическое исследование влияния рабочей длины волны дальномера на распространение лазерного излучения в атмосфере и потерь на экстинкцию проводилось методом конечных разностей в нестационарной по времени постановке. Модовый состав излучения оценивался путём численного решения дифракционного интеграла Френеля–Кирхгофа. С помощью методов пироэлектрической регистрации энергетических параметров излучения была экспериментально измерена генерационная характеристика лазера, собранного на базе полуконфокального составного резонатора с параметрическим преобразованием длины волны излучения. Основные результаты. Разработан малогабаритный лазерный дальномер, генерирующий лазерное излучение в ближнем ИК диапазоне на длине волны (1,57 ± 0,04) мкм с частотой следования импульсов до 20 Гц и энергией в импульсе до 17 мДж. Излучатель дальномера построен на основе составного устойчивого полуконфокального оптического резонатора первого квадранта, в одном из плеч которого происходит нелинейное пассивное преобразование излучения с l = (1,064 ± 0,025) мкм, генерируемого активным элементом на основе стехиометричного монокристалла Nd³⁺:YAG, в сигнальную волну с l = (1,57 ± 0,04) мкм. Экспериментально и теоретически исследованы основные энергетические и пространственные характеристики лазерного излучения дальномера. Научная новизна. Показана возможность поддержания стабильной генерации при температурном рассогласовании спектра поглощения активного элемента и спектра излучения лазерной диодной матрицы на величину до 22 нм, что даёт возможность отказаться от использования системы термостабилизации системы накачки. Практическая значимость. Показано, что использование излучения с l = (1,57 ± 0,04) мкм за счёт меньшего рассеяния на атмосферном аэрозоле является более предпочтительным для задач импульсной лазерной дальнометрии, чем применение излучения с l = (1,064 ± 0,025) мкм. Использование в качестве источника оптической накачки квазинепрерывных мультиспектральных решёток лазерных диодов с суммарной средней мощностью импульса излучения 2,2 кВт в совокупности с конструктивными особенностями излучателя позволило отказаться от активной термостабилизации системы накачки и оптимизировать массовые и габаритные характеристики дальномера.