ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group (ранее OSA) под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-10-24-34

УДК: 544.531:667.28

Математическая модель оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера на красителях с оптической накачкой активной среды

Ссылка для цитирования:

Поляков В.Е., Емельянов А.В., Широбоков В.В., Михайлов А.А. Математическая модель оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера на красителях с оптической накачкой активной среды // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 24–34. http://doi.org/10.17586/1023­-5086­-2023-­90-­10­-24­-34

 

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

Предмет исследования. В работе исследовались подходы к оцениванию инженерно­конструкторских и энергетических характеристик нового типа лазерных систем в виде объёмных цилиндрических и сферических оболочек (слоистых твердотельных лазеров). Цель работы. Разработка модели оценивания характеристик слоистого твердотельного лазера, содержащего активные среды, находящиеся в различных агрегатных состояниях. Метод. Для описания структуры поля светового пучка, формируемого в резонаторе, и определения апертуры зеркал генерирующего лазерного модуля использовалась известная модель гауссова пучка. Для расчёта выходных характеристик слоистого лазерного модуля использован метод решения классической системы балансных уравнений для четырёхуровневой активной среды. Основные результаты. Предложен новый способ конструирования лазерных систем в виде объёмных цилиндрических и сферических оболочек, секционированных лазерными модулями, соприкасающимися боковыми поверхностями. Проведён расчёт резонаторно­оптических и лазерно­динамических характеристик слоистого лазерного модуля, в результате которого получены значения геометрических характеристик резонатора и оптических элементов модуля, пиковые значения мощности импульсов генерации и накачки для случаев, когда источники накачки заполнены азотом или аргоном. Практическая значимость. Разработанная математическая модель позволяет путём изменения исходных данных о количестве слоёв и их толщине рассчитать, как структуру светового пучка в резонаторе, так и генерационные характеристики газового и твердотельного модуля в отдельности, а также при их комбинировании (в случае чередования твёрдых слоёв активной среды и газовых слоёв источников накачки).

Ключевые слова:

слоистый лазерный модуль, оптическая накачка, активная среда

Коды OCIS: 140.3580

Список источников:
  1. Афанасьев Ю.В., Завестовская И.Н., Зворыкин В.Д., Ионин А.А., Сенатский Ю.В., Стародуб А.Н. Международный форум «Современные мощные лазеры и их применения» (ALPHA’99) // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 5. С. 462–470. https://doi.org/10.1070/QE2000v030n05ABEH001744
  2. О’Шиа Д., Коллен Р., Родс У. Лазерная техника. М.: Атомиздат, 1980. 256 с.
  3. Поляков В.Е. Лазерный модуль. Цилиндрические и сферические оболочки, секционированные модулями // А. с. № 190916. 1983.
  4. Справочник по лазерам / Под ред. А.М. Прохорова. В 2­х томах. Т. 1. М.: Cов. Радио, 1978. 504 с.
  5. Горбунова Ю.А. Существование периодических режимов некоторых оптических квантовых генераторов // Труды Средневолжского математического общества. 2008. Т. 10. № 1. С. 126–131.
  6. Поляков В.Е., Шосталь В.Ю., Закутаев А.А., Широбоков В.В. Активная среда для волоконных лазеров и способ ее изготовления // Патент РФ № 2715085. Бюл. № 6. 25.02.2020.
  7. Розанов Н.Н, Федоров Э.Г. Влияние частотных расстроек и вида начального распределения поля на параметрическую генерацию излучения в динамическом резонаторе // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120. № 5. C. 855–859. https://doi.org/ 10.7868/S003040341605024X
  8. Борейшо А.С., Ивакин С.В. Лазеры: устройство и действие: Учебное пособие. СПб.: Изд­во «Лань», 2016. 304 с.
  9. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. 558 с.
  10. Каталог активных лазерных сред на основе растворов органических красителей и родственных соединений / Под. ред. акад. Степанова Б.И. Минск: ИФАН БССР, 1977. 237 с.
  11. Катаркевич В.М., Рубинов А.Н., Эфендиев Т.Ш. Зависимость поляризационно­энергетических характеристик излучения РОС­лазера на основе пространственной решетки дихромизма усиления от уровня накачки и геометрических условий возбуждения активной среды // Квантовая электроника. Материалы IX Междунар. науч.­техн. конф. Минск. 18–21 нояб. 2013. С. 90–91.
  12. Бакшт Е.Х., Бураченко А.Г., Тарасенко В.Ф. УФ генерация в азоте при накачке объёмным разрядом, инициируемым пучком электронов лавин // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 12. C. 1107–1111. https://doi.org/ 10.1070/QE2009v039n12ABEH014112
  13. Дианов Е.М. Карпов В.И., Курков А.С., Протопопов В.Н. Методы сглаживания спектра усиления эрбиевых волоконных усилителей // Квантовая электроника. 1996. Т. 26. № 12. С. 1029–1034. https://doi.org/10.1070/QE1996v026n12ABEH000866
  14. Поляков В.Е., Широбоков В.В., Закутаев А.А., Михайлов А.А., Петрушенко В.М., Рогачев В.А., Мерзляков М.А. Программно­алгоритмический комплекс расчета спектральной эффективности и КПД оптической накачки твердотельных слоистых лазеров // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019619589. 19.07.2019.
  15. Бельков С.А., Бондаренко С.В., Вергунова Г.А., Гаранин С.Г., Гуськов С.Ю., Демченко Н.Н., Доскоч И.Я., Кучугов П.А., Змитренко Н.В., Розанов В.Б., Степанов Р.В., Яхин Р.А. Термоядерные мишени прямого облучения лазерным импульсом мегаджоульного уровня // Журнал экспериментальной и технической физики. 2015. Т. 148. Вып. 4 (10). С. 784–798. https://doi.org/10.1134/S1063776115100167