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: 10.17586/1023-5086-2023-90-10-80-92

УДК: 681.78, 535.417.2

Параметрический лазерный дальномер с пассивной системой термостабилизации

Ссылка для цитирования:

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

 

Ссылка на англоязычную версию:
-
Аннотация:

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.

Ключевые слова:

дальномер лазерный, параметрическая генерация света, решётка лазерных диодов, мультиспектральность, спектр поглощения, рассеяние лазерного излучения

Коды OCIS: 120.0280, 110.4234, 100.4145

Список источников:
  1. Зверев Г.М., Голяев Ю.Д. Лазеры на кристаллах и их применение. М.: Рикел, Радио и связь, 1994. 312 с.
  2. Прохоров А.М. Справочник по лазерам в двух томах. Т. 1. Москва: Советское радио, 1978. 504 с.
  3. Донченко В.А., Кабанов М.В., Самохвалов И.В. Распространение оптических волн в дисперсных средах. 2­е изд., испр. и доп. Томск: Изд­во НТЛ, 2014. 460 с.
  4. Бондаренко Д.А., Карасик В.Е., Магдич Л.Н. и др. Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой и акустооптической модуляцией добротности // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5. С. 14–30. https://doi.org/10.18698/0236­2017­5­14­30
  5. Быков В.Н., Садовой А.Г. Эффективность лазера на эрбиевом стекле с пассивной модуляцией добротности резонатора // Квантовая электроника. 2005. Т. 32. № 3. С. 202–204, https://doi.org/10.1070/QE2002v032n03ABEH002160
  6. Изынеев А.А., Садовский П.И., Садовский С.П. О возможности увеличения энергии импульса эрбиевого минилазера на стекле с пассивной модуляцией добротности // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. № 5. С. 389–392. https://doi.org/10.1070/QE2010v040n05ABEH014291
  7. Крылов А.А. Компактные лазеры на Yb:Er стекле с диодной накачкой и активной модуляцией добротности для дальнометрии // Автореферат канд. дисс. Санкт­Петербург: Санкт­Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2018. 144 с.
  8. Данилейко Ю.К., Маненков А.А., Прохоров А.М., Хаимов­Мальков В.Я. Поверхностное разрушение кристаллов рубина лазерным излучением // ЖЭТФ. 1970. Т. 58. № 1. С. 31–36.
  9. Костенков С.Н. Затухание интенсивности лазерного излучения при взаимодействии с высокодисперсными порошковыми средами // Автореферат канд. дисс. Ижевск: Удмуртский государственный университет, 2015. 123 с.
  10. Палашов О.В., Хазанов Е.А., Мухин И.Б., Смирнов А.Н., Миронов И.А., Дукельский К.В., Гарибин Е.А., Федоров П.П., Кузнецов С.В., Осико В.В., Басиев Т.Т., Гайнутдинов Р.В. Измерение оптического поглощения образцов нанокерамики CaF2 //Квантовая электроника. 2009. Т. 39 (10). С. 943–947. https://doi.org/10.1070/QE2009v039n10ABEH014008
  11. Качмарек Ф. Введение в физику лазеров. Пер. с польск. В.Д. Новикова. М.: Мир, 1980. 540 с.
  12. Бабичев А.В., Гладышев А.Г., Денисов Д.В. и др. Гетероструктуры квантово­каскадных лазеров с неселективным заращиванием методом газофазной эпитаксии // Письма в ЖТФ. 2021. Т. 47. № 24. С. 46–50. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.09.49371.18243
  13. Ладугин М.А., Багаев Т.А., Мармалюк А.А., Коваль Ю.П., Коняев В.П., Сапожников С.М., Лобинцов А.В., Симаков В.А. Компактная решётка лазерных диодов на основе эпитаксиально интегрированных гетероструктур AlGaAs/GaAs // Квантовая электроника. 2018. Т. 48. № 11. С. 993–995. https://doi.org/10.1070/QEL16812
  14. Ладугин М.А., Мармалюк А.А., Падалица А.А., Телегин К.Ю. и др. Решётки лазерных диодов на основе квантоворазмерных гетероструктур AlGaAs/GaAs с КПД до 62% // Квантовая электроника. 2017. Т. 47. № 8. С. 693–695. https://doi.org/10.1070/QEL16441
  15. Осипов В.В., Лисенков В.В., Платонов В.В., Тихонов Е.В. Процессы взаимодействия лазерного излучения с пористыми прозрачными материалами при их абляции // Квантовая электроника. 2018. Т. 48. № 3. С. 235–243. https://doi.org/10.1070/QEL16590
  16. Быков В.П., Силичев О.О. Лазерные резонаторы. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 320 с.
  17. Звелто О. Принципы лазеров. Изд. 4­е. СПб.: Издательство «Лань», 2008. 720 с.