Термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров

Для обеспечения достаточно высокой стабильности технологических процессов в серийном и массовом производствах необходимо обеспечивать неизменность энергетических параметров лазерного излучения с точностью не менее чем 10%. В то же время, как это следует из рассмотрения влияния аберраций резонатора лазера на характеристики его излучения (см. гл. 2), термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров могут приводить к значительным изменениям энергии, мощности и расходимости излучения. Особенно внимательно к термооптическим эффектам необходимо относиться при выполнении операций, требующих равномерного распределения интенсивности излучения в зоне обработки (например, при проекционном способе) или высокой направленности излучения — 10 рад (прошивка субмикронных отверстий, получение мягкого рентгеновского излучения методом лазерной искры и др.). [c.117]

В заключение настоящей главы отметим, что перечень технических решений уменьшения влияния температуры и термооптических искажений активных элементов твердотельных лазеров на характеристики лазеров не исчерпывается рассмотренными выше примерами. Отдельный прием обычно не решает проблемы полностью, и при разработке лазеров приходится находить их сочетания, обеспечивающие достижение требуемых параметров лазеров без излишнего усложнения схем резонаторов и конструкций излучателей. [c.169]

Термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров [c.189]

Теоретический анализ процессов тепловыделения в излучателе твердотельного лазера, влияния температуры и термооптических искажений активного элемента на свойства резонатора и характеристики излучения лазера (как это было показано выше) не только способствует более глубокому пониманию особенностей генерирования излучения твердотельными лазерами, но и закладывает фундаментальные основы рационального выбора конструкций и параметров отдельных элементов лазера, а также оптимизации конструкции излучателя в соответствии с требуемым режимом работы. [c.170]

Применение интенсивных газоразрядных ламп в технике твердотельных лазеров связано прежде всего с тем, что они обеспечивают высокий уровень мощности накачки. Однако достигается это нагревом плазмы до высоких температур (от 6000 до 20 000 К в зависимости от режима разряда), при которых спектр ее излучения близок к планковскому и весьма далек от оптимального по отношению к расположению полос поглощения неодима с точки зрения малого тепловыделения в активной среде. Это обстоятельство и порождает проблемы, связанные с большим тепловыделением и термооптическими искажениями в активных элементах. [c.119]

В гл. 1 было показано, что термооптические искажения активных элементов твердотельных лазеров удобно описывать с помощью специфических для толстых оптических сред постоянных W, Р и Q, характеризующих соответственно W — среднее по поперечному сечению приращение оптического пути в элементе Р — приращение оптического пути, усредненное для двух поляризаций Q —величину термоиндуцированного двойного лучепреломления. Вычисление этих величин требует знания коэффициентов линейного расширения и температурного изменения показателя преломления материала и его упругих и фото-унругих постоянных. Для хорошо изученных материалов постоянные W, Р и Q могут быть рассчитаны по формулам (1.21)—(1.23). При разработке новых активных сред определение термооптических постоянных целесообразно проводить путем непосредственных их измерений в одном эксперименте, моделирующем тепловые условия работы активного элемента в лазерном излучателе. Основной методической трудностью таких экспериментов является обеспечение определенного и хорошо известного температурного поля в исследуемом образце, так как изменения коэффициента преломления среды зависят от перепада температуры и от вида ее распределения. [c.186]

Выбор оптимальной схемы накачки твердотельного лазера и отдельных элементов системы является трудной инженерной задачей ввиду необходимости комплексного рассмотрения параметров элементов и их влияния на термооптику лазера. Ниже изложены некоторые особенности выбора элементов системы накачки, связанные в основном с требованиями получения высокой эффективности осветителей и создания в активных элементах тепловых полей, приводящих к малым или компенсируемым термооптическим искажениям. [c.118]

Конструктивно система накачки излучателя твердотельного лазера составляет часть системы охлаждения лазера в отражателях реализуются теплообменники для лампы накачки и активных элементов, поддержание определенного теплового режима которых обеспечивается конвективными или кондуктив-ными способами. Оптимизация конструкции излучателя должна поэтому проводиться не только с учетом возможностей повышения эффективности теплообмена, уменьшения расхода хладагента, обеспечения допустимого нагрева деталей и малых перепадов температуры в активных элементах, но и получения минимальных термооптических искажений в них или таких искажений, которые могли бы быть скомпенсированы простыми средствами. [c.161]

Непосредственным разработчикам активных лазерных сред и конструкций твердотельных лазеров приходится экспериментально определять такие характеристики и параметры, как термооптические характеристики сред, эффективность и КПД осветителя, равномерность освечивания активного элемента, тепловыделение в активном элементе, распределение термооптических искажений и термомеханических напряжений в поперечном сечении активного элемента, энергетические и пространственно-временные характеристики пучка лазерного излучения. [c.171]

Очевидно, что достаточно полный комплекс измерений, позволяющих всесторонне вскрыть сущность процессов и явлений в излучателе твердотельного лазера, является необходимым для разработчиков лазеров и может быть осуществлен только в хо-)ошо оснащенных измерительными средствами лабораториях. 3 организациях, занимающихся эксплуатацией лазерных технологических установок, также необходимо осваивать хотя бы простые и доступные методы измерений параметров резонатора и пучка излучения, которые позволяли бы судить о соответствии характеристик установки технологическому режиму или об их отклонениях. В настоящем разделе рассматриваются вопросы измерительной техники, непосредственно связанные с решением задач термооптики твердотельных лазеров, к которым можно отнести определение общего тепловыделения в активном элементе, измерение термооптических характеристик лазерных сред, исследование термооптических искажений и напряжений в активных элементах. [c.173]

Настоящая книга содержит пять глав. Гл. 1 посвящена оптике гауссовых пучков. Глава 2 посвящена методу интегрального уравнения. В ней рассматриваются методы исследования лазерных резонаторов, содержащих негауссовы элементы — диафрагмы с резким краем, элементы с аберрациями и др. В главе 3 исследуются резонаторы, содержащие несколько оптических элементов (например, вспомогательные зеркала) различного назначения. Вспомогательные зеркала могут влиять на продольный спектр резонатора, в частности, делать его более редким. При этом важную роль играет согласование поперечных мод лазерного резонатора. В лазерах па красителях дополнительные оптические элементы позволяют реализовывать одномодовый режим генерации. Глава 4 посвящена резонаторам твердотельных лазеров. Их основной особенностью является наличие термооптически искаженного под влиянием накачки активного элемента. Отыскание ре-зонаторных конфигураций, наименее восприимчивых к нестабильностям накачки, является довольно трудным делом, читатель почерпнет в четвертой главе много полезного для себя в этом отношении. В главе 5 излагаются геометро-оптические методы исследования резонаторов. Введение и гл. 1, 3, 5 написаны В.П. Быковым гл. 2, 4 — 0.0. Си-личевым. [c.8]

Лазеры на твердом теле являются в настоящее время, по-видимо-му, наиболее популярным типом лазеров. Основная особенность резонатора твердотельного лазера состоит в том, что в процессе работы лазера он испытывает значительные изменения своих свойств из-за появления термооптических неоднородностей в активном элементе (АЭ) при его неравномерном нагреве. Поэтому, рассматривая в этой главе методы построения схемы резонаторов твердотельных лазеров различного назначения, основное внимание уделим изучению влияния наведенных в процессе иакачки среды термооптических искажений АЭ на свойства резонатора. В соответствии с этим, в настоящем параграфе проведено описание характера искажений, возникающих в АЭ из наиболее популярных материалов. [c.189]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...