Генерация и усиление излучения большой мощности с угловой расходимостью близкой к дифракционной в импульсно-периодическом электроионизационном CO2-лазере тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

й>' 0 Г,<7 ; - .

московскш ордш трудового красного знамени шзкёнерно-фгоическш институт

На ¡гравах рукописи

стацурл Артур Юрьевич

генерация и усиле11ие^шучешя болшш мощюсти с угловой расходимость» близком к дифракционной . в ишульсно-периодическом электроионмзацконном со7-ллзере

01.04.21 - Лазерная фмз;иа

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

'Автор: Научный руководитель:

. - ".••"' "••"*' кавдидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник

' . - БАБАЕВ Игорь Константинович

Москва^ 1992 г.

Работа выполнена • в научно-производственном объединении "Астрофизика".

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Бабаев И. К.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

старший научный сотрудник Борисов В. М. кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, . Ионии" Л. А.

Ведущая организация: научно-производственное объединение

' "Алмаз".

Защита диссертации состоится сеиТл^^ 1992 г. в •/<£

час. 00 мин. на заседании . специализированного совета к-053.03.08~в Московском инкенерно-физическом институте, 115409, г. Москва, Каширское шоссе, 31, тел. 324-84-98.-.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Автореферат разослан " 2-9" оао'ия- 1992 г.

Ученый секретарь совета

С.Т. Корнилов

■ ''!ТГ ,< I

I

«.■■ТДОЛ---1-

сертаций [

3

Общая характеристика работы

Актуальность. В связи с необходимостью решения проблем, связанных с транспортировкой лазерного излучения (дальняя связь, передача энергии на расстояние) - актуальной становится задача повышения энергетической силы излучения I (Вт/ср) импульсно - периодических. (ИИ) С0а- лазеров.

Известно, что злектроконизащгашше С02- лазеры (ЭМЛ) атмосферного давления в случав резонаторов с большим числом Френеля II но обеспечивают дифракционную расходимость излучения при длительностях импульса Ьизг| > ю мкс. Основной причиной этого в моноимпульсном ронже является самовоздействие излучения- в активной срзде (АС), которое при рассматриваешь длительностях импульсп имеет тепловой характер и приводит к возникновению мелкокасштсбпых' оптических неоднородаостой.

Кроме того, в кмпульсно-перкодическом решп/.е возникают динамические оптические неоднородности, связанные с наличием периодического энерговпделешш в потоке газа. Особенно сильно эти эффекта проявляются при использовании резонаторов.

Кглс праЕило, значительного повышения направленности излучения (юяаю добиться ' переходом к -' схеме "зздавдй генератор-усилитель" (ЗГ-У), использование которой в со -лазерах с длительностью-импульса излучения 5 1 мкс позволило приблизиться з моаоимпульсном режиме к дифракционной расходимости при энергии излучения ~ 1 кДк. Одаагсо и в этом случае, в квазистационарном рскиуэ еамовоздействие приводит-к появлению существенных мелко-шсштабинх неоднородностей в со. Эй усилителе у:ко через ~ в мкс.

ЗГ должен обладать'двумя, вообще говоря, взаимоисключающими свойствами: впсокой виходной мощностью для обеспечения ¡максимальной энергетической эффективности У и расходимостью близкой к дифракционной. При наличии системы согласования ЗГ и У с пространственной фильтрацией основным требованием к ЗГ является максимальная яркость в (Д:к/(смг«ср)). Использование для этих целей резонаторов с N » 1 в силу изложенных ранее причин неперспективно. Представляется . целесообразным использовать в качестве ЗГ резонаторы с' й гг 1, обладающее наибольшей яркостью, например, самофидьтруздий неустойчивый резонатор (ОШПКроме того, при N —» 1 увеличивается коэ«йнидент пропускания пространственного

фильтра при 'Дифракционном качестве излучения на выходе , и ' там самым снижается лучевая нагрузка на его конструктивные элементы.

При .этом если ЗГ не обеспечивает, входную: интенсивность на уровне параметра насыщения,' то для повышения' эффективности усилителя необходимо использование многопроходных схем. -

Целью дашюй диссертационной работы является получение , максимальной энергетической силы излучения в двухкаскадной лазерной установке на основе МП со2- ЗИЛ с замкнутым газодшшмическим контуром, длительностью импульса 1кзл = 30 г,нее и частотой следования импульсов г до 100 Гц.'

Решение поставленной задачи мэзено разделить, на три этапа.

На первом этапе выбирается оптимальная конфигурация задающо- . го генератора, обладающая "высокой стабильностью, максимальной яркостью и требуемой длительностью импульса. •.'..

На втором этапе выбирается оптическая схема ЗГ-У, позволяющая в моноимпульсном рекиме'при достаточно болыром КПД- усилителя; уменьшить вклад теплового -самовоздейстшя. в активной ' среде "и ' , получить излучение с расходимостью близкой к дифракционной." -,

Ка третьем этапе в иыпульсно-периодическом -режиме проводится оптимизация парвметров'системы ЗГ-У с целью получения мвксималь-ной энергетической силы излучения. ',.:,-,■'■V.'•'

Методы исследований. . Расходимость излучения регистрировалась в фокальной плоскости измерительной схемы двумя способами: с ^помощью проволочного'болометрического измерителя (по .уровню о,5 энергии) и в моноимпульсном режиме 'методом калиброванных диафрагм (по уровням 0,5 и 0,8 Е). . ;

Энергия излучения измерялась : с. помощью проволочных болометров проходного типа (ПРБ), калориметрами :ЛТШ-2М, а форма импульса фотоприемниками. '

Фотографии отпечатков - излучения ' сог-лазера были . получены методом сенсибилизации фотоэмульсии, а также: с_ помощью термобумаги. - .".■-",'-'-■ -.■"'■-.'." .';'''

. Научная новизна. В диссертации; /представлены , следующие научные результаты, являющиеся новыми:" -'■1. Впервые наблюдался эффект полной модуляции интенсивности

излучения-самофильтрувдего неустойчивого резонатора в активной среде с " развитым самовоздействием. Представлена теоретическая модель данного явления. '

2. Впервые, система ЗГ-У на основе С02- ЗИЛ в моноимпульсном режиме позволила получить излучение с расходимостью примерно в 2-2,5 раза превышающей дифракционную при длительности импульса ~ 30 мкс и выходной энергии до 3 кДн. При этом вплоть до 1,5 кДж (длина АС усилителя ~ ю м, энергсвклад ~ 100 Дк/л) самовоздействие излучения в активной среде усилителя не было обнаружено, что

■ обеспечивалось высоким качеством излучения на входе в усилитель (ко более 2-х дифракционных пределов).

3. Впервые с помощью ишульсно-периодаческого С02- ЗИЛ получена энергетическая сила излучения 1 тераватт на стерадиан при выходной мощности г- 90 кВт, расходимости 4'дифракционных угла и апертуре 20 см.

4. Впервые экспериментально обнаружен максимум энергетической силы излучения i""1*" систеш ЗГ-У на основе импульсно-периодаческого сог- ЗИЛ, связанный с ухудшением оптического качества активной среда при росте мощности накачки в усилителе. Приведена двухмасштабиая феноменологическая модель, иллюстрирующая данное явление и позволяющая проводить оптимизацию параметров усилителя для достижения . максимума энергетической .силы излучения. •'•."'.

Практическая ценность работы заключается в разработке принципов построения двухкаскадной лазерной установки с мощностью излучения ~ 90 кВт и энергетической силой света на уровне тераватт на стерадиан. Разработанная систёма мокет применяться при решении задач, связанных с транспортировкой лазерного излучения: дальняя связь, передача энергии на расстояние.

Реализация й внедрение результатов. Основные результаты диссертационной работы получены в рамках одной из основных тем и используются в разработках предприятия.

Агшробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены автором и обсуждены:

- на III Всесоюзной конференции по взаимодействию излучения, плазменных и электронных потоков с веществом (Сухуми, 1988);

на vi Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990).

Публикации. Основные результаты работы изложены в 5 статьях, 2 опубликованных тезисах,докладов, и в 2 авторских свидетельствах на изобретение - всего 9.работ.

Структура и 'объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, 4 глав, заключения, изложена на 63 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 1 таблицу и список литературы из. 77 наименований - всего 100 страниц.

На защиту выносятся: .

1. Результаты экспериментального исследования.процесса генерации излучения импульсно-периодического сог- ЗИЛ с самофильтрующим неустойчивым резонатором с длительностью импульса ~ зо мкс и оптимизация его для использования в качестве задающего генератора схемы ЗГ-У. Теоретическая модель эффекта полной модуляции интенсивности излучения самофильтрущего неустойчивого резонатора в активной среде с развитым самовоздействием.

2. Результаты экспериментального исследования и • оптимизация параметров системы ЗГ-У на основе импульсно-периодического СОг-

* ЗИЛ с мощностью излучения 90 кВт, длительностью импульса » зо мкс и частотой следования импульсов до 1оо Гц с целью достижения -максимальной энергетической силы света. Двухмасштабная феноменологическая модель, иллюстрирующая наличие максимума энергетической силы света.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

На первом этапе решения поставленной задачи выбирается оптимальная конфигурация задающего генератора, обладающая высокой стабильностью, максимальной яркостью и требуемой длительностью импульса.

Известно, что основная мода СФНР имеет поперечную структуру близкую к гауссову пучку. В этом случае тепловое самовоздействие может приводить к возникновению крупномасштабной ■ неоднородности типа динамической линзы по всему сечению пучка. Это проявляется с

одной стороны в виде модуляции добротности резонатора, с другой -в возникновении 'динамической составляющей геометрической расходимости. ..

В экспериментальных исследованиях использовались различные конфигурации СФ1СР. База резонатора ь варьировалась в диапазоне ю-36 м; увеличение м = 112/Р1 = 1,2-2 Р2 - фокусные расстояния зеркал СФНР), длина усиления Ьа1 - 2-2,7 м. Использовались смеси газов С02:Ыг:Нв'= 1:1:6, 1:5:2.

Расходимость излучения практически не зависела от энерговклада в АС и составляла 1,5-2,2 ее дифракционного значения (по уровням 0,8 и 0,5 энергии, соответственно).

Максимальная выходная энергия при фиксированном м увеличивалась с ростом ь и ьа1 и при ь = 36 м, м = 2,' ъа1 . = 2,7 м и апертуре Б = 2а = змао-» 5,3 см, где ао - радиус отверстия пространственного фильтра, для-смеси 1:1:6 составила Е « 130 Дз. При этом электрооптический КПД равнялся ~ 8 %, а длительность импульса генерации ~ зо икс.

При переходе к геометрии СФНР Ъ = 24 м, М' = 2, ьа1 = 2 м, Б « 4,2 см наблюдался эф&зкт полной модуляции интенсивности излучения. В случае смеси 1:1:6 генерировались два импульса излучения, длительность которых росла с увеличением энерговклада и составляла ^ = 6-20 мке для первого и -к = 4-7 мке для второго. Временной интервал между передними фронтами импуль-сов практически не зависел от энерговклада и равнялся « 35, икс. Для смеси 1:5:2 наблюдался один импульс генерации, длительность которого росла при увеличении энерговклада от 7 до 15 мкс.

Била Доведена оценка 'длительности первого;импульса в безаберрационном •приближении для квазистационарпого режима генерации, описывая газодинамические возмущения в П3-приближении".

Для малых значений параметра

* -Л

длительность первого импульса оказывается достаточно'большой и определяется только геометрией СФНР:

• Ч и ~ 4ня - [аХ]Г • (2)

[И, ]

Здесь т = —-tp- время релаксации верхнего лазерного- уровня

и 1;нл - характерное время формирования тепловой линзы.

В противоположном случае значения 1; получаются меньшими и начинают зависеть не только от геометрии СФНР, но и от параметров смеси:

Генерация, в СФНР имеет "самоограниченный" характер: нарастание фазовых искажений пучка в АС, происходящее после начала импульса генерации, приводит к ее срыву раньше, чем успевает заметно ухудшиться расходимость излучения. 'Вследствие этого .оптимизация СФНР по ве сводится к оптимизации по энергии излучения. Для этого целесообразно: использовать "смеси с малым содержанием азота (1:1:6),- увеличивать апертуру и выбирать значения м ь диапазоне 1,5-2,5.

Для СФНР увеличение апертуры при сохранении м досо^гается только увеличением базы Ь, что ограничивается конструктивными соображениями. Поэтому в качестве задающего генератора для схемы ЗГ-У был выбран. СФНР с параметрами Ъ = 36 м, М = 2, 1>а1 = 2,7 м, ю « 5,3 см, длительностью.импульса « 30 икс и выходной

энергией Е « юо Дж или ~ 50 Дж после пространственной фильтрации.

Этой энергии может быть достаточно для насыщения усилителя с апертурой не более 5 см. Для обеспечения эффективной работы У с большими световыми сечениями необходимо использование многопроходных схем.

Однако необходимо отметить, что наряду с определенными достоинствами у СФНР имеется ряд серьезных недостатков:

- ограниченная длительность импульса (~ 30 мке)

- большая база резонатора (Ь = 36 м), что приводит к необходимости использования согласующих зеркал и снижает устойчивость к разъюстировке;

- кольцевая апертура излучения.

Эти недостатки отсутствуют у другого . варианта, резонатора,

который также может использоваться в качестве ЗГ - неустойчивый резонатор с вращением толя (НРВП). Оа обладает необходимой компактностью, высокой устойчивостью к разъюстировке, большей энергией и длительностью импульса и имеет однородное ' заполнение выходной апертуры. Однако расходимость и яркость излучения сог ЗИЛ с НРВП существенно хунй, чем для СФНР. Вследствие этого при" дифракционном качестве излучения на выходе пространственного фильтра возрастает лучевая нагрузка на диафрагму и возникает необходимость использования схемы с вакуумной фильтрацией.

На втором этапе решения задачи обсуждается оптическая схема ЗГ-У, позволяющая в моноимпульсном режиме при достаточно большом КПД усилителя уменьшить вклад теплового самовоздействия в активной среде и получить излучение с расходимостью близкой к дифракционной.

Лазер состоял из ЗГ, формирующей оптической системы и четы-рехяроходного внеосевого телескопического У. Для согласования--кольцевой апертуры выходного пучка ЗГ диаметром D3r » 5,3 см ■ с квадратной апертурой усилителя Dy 20*20 см была использована формирующая оптическая схема, включающая . в себя длиннофокусный объектив с ро6 = 50 м, квадратную диафрагму =.з см), расположенную в фокальной плоскости объектива и пропускающую центральный максимум дифракционного распределения в дальней зоне и телескоп с коэффициентом увеличения мт = 7,4. Суммарная длина активной среды усилителя составляла ъа2 = 4»4 м = 16 м (из них в широком пучке - юм), длина неактивной зоны ъ^ *> 14 м. Эквивалентное число Френеля схемы г?ф « 0,2." Уменьшение длины оптической схемы достигалось совмещением контррефлектора телескопа с плоскостью фильтрации. Ввод и вывод излучения в ЗГ и У осуществлялись -.«рез оптические окна из,KCl, -,..

В'моноимпульсном режиме энергия на выходе У достигала Езгу = 3 кДж при КПД усилителя 3-4.Я и расходимости, которая не зависела от состава газовой смеси и соствЕляла 2,0-2,5 дифракционных угла (по уровню о,8 и 0,5 энергии, соответственно). Отрицательный вклад самовозбуждения системы ЗГ-У как целой на расходимость излучения эффективно подавлен. применением оптической схемы с числом Френеля иф s 1.

В экспериментах такке определялась доля анергии ке, попадающая в якерня распределения в фокальной плоскости измерительной

схемы. В моноимпульсном' режиме при Взгу й 1,5 кДж (У/у 5 100 Дж/л) отличие ке от 1 (с учетом расчетного коэффициента, прохождения измерительной трассы) не превосходило погрешности измерительных приборов, -что указывает на пренебрежимо малую роль сам'овоз-действия в активной среде У, что, . по-видимому, связано с улучшением качества светового пучка на входе в У. Для выяснения роли самовоздействия в отдельных экспериментах при введении в пучок на входе в У (после пространственной фильтрации) фазовых пластин с характерным размером неоднородностей 0,5-1 см наблюдалось уменьшение доли энергии ке до значения - 0,6 с увеличением'Е до 1,5 кДж.

На третьем этапе решения поставленной в диссертации задачи в импульсно-периодическом ракше проводится оптимизация параметров системы ЗГ-У с целью получения максимальной энергетической' силы излучения. ~ ■

В Ш реюшэ не удается сохранять'качество оптической среду, соответствующее моиоимпульсному режиму. Наличие в активной среде У мелкомасштабных оптических неоднородностей приводит к появлению "крыльев11-распределения'в дальней зоне, а крупномасштабных - к увеличению углового размера "керна". , -

Для анализа поведения энергетической силы излучения ■ в ИТ! режиме - удобно воспользоваться выражением, соответствующим двух-масштабной модели неоднородностей АС:

т т«, .- : ...

; 4а * «а •

где Уу - объем'АС усилителя, <2у = VI £ - удельная средняя мощность накачки и V/у - удельный энерговклад в усилителе, £ - частота .следования импульсов, т]у = Е(НП, шу, Езг) - КПД У, в"гу - угловая ширина "керна" (расходимость излучения) по уровню знерпш к (к4 = 0,5) системы ЗГ-У е моноимпульсном режиме Езг - энергия на выходе задающего генератора и ггп - число проходов в У. ' При этом

ГТираМЭТр

0у = Оу) «

(5)

характеризует влияние динамических неоднородностей в У на угловой размер "керна" в ИП режиме. .

Возмущение плотности газа в общем случае зависит от

"о

следующих безразмерных параметров:

Ро I т Ро ' Ур \ ч Ю

в

(7 = ср/оу , рс - давление газа, - скорость п<?тока, сз - скорость звука, ъ - высота разрядной области и ь - длина разрядной

. (7~0*»„ р . области вдоль потока газа). Здесь — ■■■■■— отвечает за нагрев

газа, -- параметр затухания поперечных акустических волн,

V е

—у---конвективный- параметр (величина обратная "сменности"

г

газа), . ■

Конкретный вид функции зависит от механизма возникновения

—. Так в акустическом приближении при ~~— < 1 : ~

Ро Г . Ро

<Зу . Аналогично в случае образования неоднородностей за "следом"

ударной волны: ~ о* .

Ро

В условиях нашей экспериментальной установки скорее наблюдается зависимость: ~ Оу » что, по-видимому,- свидетельствует о н0 *

преобладании механизмов первого порядка малости по 'параметру (7-1 )*у

7 Рв- '

При достаточно больших значениях Кп, №у, Езг КПД стремится к константе (насыщенный режим), в то время'как-во всех рассмотренных случаях 9 монотонно растет с увеличением нп и <эу. При этом функция I - Р(0у) имеет максимум. Очевидно, что оптимальное значение I не соответствует режиму, приводящему к максимуму выходной мощности в Щ1 режиме..

В экспериментальных исследованиях в ИП режиме проводилась оптимизация режима энерговклада с целью достижения максимального значения энергетической силы света.'

Средняя выходная мощность ЗГ в достигала значений Р3г -^ = кВт ггпи т =. юо Ги и шсхолимости ~ 2.6 Рди*

,дй5>

Ззг

пучка в долях в не превышало ~ 20 (в долях дифракционного

= Е г = 2-5 кВт при г =. юо Гц и расходимости взг ~ 2,6 0ЗГ (®зг ~ Дифракционный угол). Среднеквадратичное отклонение оси

угла ~ 50 #). Столь высокая стабильность оси характерца для 'конфокальных резонаторов, принадлежащих отрицательной ветви,- вследствие слабой чувствительности, к аберрациям нечетного порядка.

Мощность излучения на выходе У достигала значений Рзгу 90 кВт при ширине "керна" 6згу ~ 4 8д"у . При этом с ростом Qy воли-чина ке уменьшилась до значения ке « 0,8. Среднеквадратичное от-' клонение оси пучка в долях 0ОРу ке превышало

20 % (в долях

дифракционного угла ~ юо %).

Аппроксимируя в.соответствии

с результатами экспериментов

ЭУ = eQy

(7)

и используя выражение для параметра Штреля для случая мелкомасштабных неоднородностей

1п(1/К0)

(8)

можно построить график зависимости I от бу . Зта зависимость достигает максимума хгла>< « 1 ТВт/ср при ау « 7 Вт/см3, Рзгу 90 кВт и 9згу ~ 4 дифракционных угла. Близкие значения были получены в настоящем эксперименте, что подтверждает справедливость двух-масштабного приближения.

Определим максимально достижимое значение 1та* в приближении отсутствия мелкомасштабных неоднородностей (Ке = 1). Анализ показывает, что возможны 2 случая.

При е ='6зГу/^у (низкое оптическое качество), где''а* -предельная мощность накачшг, определяемая устойчивостью разряда в ,ИП режиме, выполняются соотношения: .

8

"5Г

(9)

Ээф

згу

3м

згу

(10)

В противоположном случае е < е* (высокое оптическое качество):

щочщт"1+(8/еЖ)

(11)

Очевидно, что в случае е = с . о;, с!у • Гах(е ) отличает-Че = о) (идеальная ср-зда) всего в 2 раза. В условиях настоящей работы реализован случай е & с*. При этом максимум опертотческой силы излучения достигается При значениях мощности накачки в У близких к о^ , то есть о* , то есть оптическое, качество активной среда блазко к штимально.му для дзнеой устойчивости горения разряда. '.

Оценки влияния различных механизмов снижения' .энергетической силы излучения показали, что вклад поперечных акустических волн в разрядной области в расходимость- излучения был сравним с вкладом всех остальных факторов (возмущение потока при И11 энерговкладе, неполное обновление газа в неактивных зонах)'.

•. При оптимизации энергетической силы излучения системы ЗГ-У возникает проблема улучшения оптического качества усилителя. Для этого необходимо обеспечивать эффективную продувку всех неактивных зон и осуществлять'комплекс мэр по уменьшению вклада акустических волк. Существует характерное' значение параметра качества активной среды е* => которое является оптимальным и опре-

деляется устойчивостью горения разряда. Дальнейшее совершенство-, ваниэ при неизменной о^ связанно с . возраставдими ■ техническими слокностями к приводит к незначительному эффекту. ' .

Для дальнейшего повышения энергетической силы света необходимо: увеличивать КПД усилителя, ..частоту следования импульсов (скорость прокачки газа), снижать коэффициент нерезонансных потерь, повышать устойчивость разряда и приводить с ней в соответствие оптическое качество среда У.' •

Другим способом повышения энергетической силы света является применений методов линейной ' и "нелинейной адаптации, например, оптических схем с обращением волнового фронта.

Г ' ■ ЗАКЛЮЧЕНИЕ - ■

Проведенные экспериментальные исследования и численные оценки позволили получить следующие основные результаты:

1. Обнаружен эффект полной модуляции интенсивности излучения

, - 14 -............................. " г .....' *'

■

сог- ЗИЛ атмосферного давления с самофильтрующим неустойчивым • резонатором (СФНР) при длительности.импульса накачки ~ 40.мкс, связанный с тепловым самовоздействием на крупномасштабной неоднородности типа динамической линзы. Представлена теоретическая модель данного явления.

2. Выбрана оптимальная конфигурация СФНР для использования в. качестве.задающего генератора, позволяющая получать энергию в одном импульсе излучения до ~ юо Дя: или мощность до ~ ь кВт в им-пульсно-периодическом (ИП) режиме при длительности импульса ~ 30 мкс, расходимости близкой к дифракционной (г: 2,6 О™'*) и висо;сой стабильности оси пучка.

3. Выбрана оптимальная конфигурация системы ЗГ-У на основе С02- ЗИЛ, которая в моноимиульсном режиме позволила получить из- ' лучение с расходаностью"примерно в 2-2,5 раза превышающей дифракционную при длительности импульса ~ 30 мкс, апертуре Усилителя 20 см и выходной энергии до 3 кДк. При этом вплоть до 1,5 кДк (длина активной среди усилителя ~ ю м, энорговклад ~ юо Д;:;/л) было подавлено развитие самоьоздейстьие излучения, которое обычно приводит к возникновению в активной среде усилителя мелкомасштабных оптических неоднородностей,'что обеспечивалось высоким качеством излучения на входе в усилитель (не более двух дифракционных пределов).

4. Отрицательный. вклад самовозбувдвшш системы ЗГ-У как-целого на расходимость излучения аф!октивно подавлен применением оптической схемы с числом Френеля К й 1.

5. Впервые с'помощью имнульсно-пориодаческого" сог- ЗИЛ получена энергетическая сила излучения 1 тераватт на стерадиан при

, выходкой мощности ~ 90 кВт, расходимости 4 дифракционных / угла и апертуре 20 см. При атом зависимость анорг'втической сиди света от мощности накачки в усилителе имеет "максимум, связанный с ухудшением оптического качества усилителя. Приведена двухмасатабная феноменологическая модель, иллюстрирующая данное явление.

6. При оптимизации энергетической силы излучения системы ЗГ-У возникает проблема улучшения оптического качества усилителя. В идеальном случае отсутствия динамических. искажений максимум энергетической сила излучения 1т.а* достигается при мощности накачки соответствующей границе устойчивости разряда 0* . Существует характерное значение параметра качества активной среда

. - 15 -

. J qM^ . *

e" = —|EX_ , прц достижении которого l",QX отличается от вдеаль-Qv

ной (в = о) всего в 2 раза. Дальнейшее совершенствование при неизменной Q* связанно с возрастающими техническими сложностями и приводит к незначительному аффекту.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих ра- • ботах:

1. И.К. Бабаев, C.B. Бардаковский, H.A. Блинов,,Ю.П. Горба-, чев, В.М. красовский, Ю.Н. Лозинский, А.Ю. Стацура, В.М. Ццган-ков, Н.В. Чебуршш, O.E. Щекотов.. Полная модуляция .интенсивности импульсного со2-лазера с самофильтрующим неустойчивым резонатором.- Письма в ЖТФ, 15, 14 (1989).

2. И.К. Бабаев, C.B. Бардаковский, H.A. Блинов, Ю.П. Горбачев, Ю.Н. Лозинский, В.М. Красовский, А.Ю. Стацура, В.М. Цыганков, Н.В. Чебуркин, O.E. Щекотов. Особенности генераций импульсного сог-лазера с самофильтрующим неустойчивым резонатором з квазистационарном режимо. В кн.:-Тезисы докладов vi Всесоюзной конференции "Оптика лазеров".- Ленинград, 1990 г, стр. 150.

■3. И.К.'Бабаев, C.B. Бардаковский, Н*А. Блинов, Ю.П. Горбачев, Ю.Н. Лозинский, В.М. Красовский, А.Ю. Стацура, В.М. Цыганков, Н.В. Чебуркин, O.E.-Щекотов. Исследование генерации импульс-лого. со -лазера с кольцевым неустойчивым резонатором с ухлиовсЯ селекцией излучения. В кн.: Тезисы докладов VI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров".- Ленинград, iSSQr.- стр. 151 -

4. U.K. Бабаев, C.B. Бардаковский, H.A. Блинов, В.Д. Булаев,

A.Н. Годншков, Ю.П. Горбачев, А.И. Курянин, В.М. Красовский, Ю.Н. Лозинский A.A. Пронин, В.М. Рыбин, A.A. Субботин, А.Ю. Стацура,

B.М. Цыганкев, Н.В. Чебуркин. 0-Е- Щекотов, В.И. Югов. Расходимость излучения электроионизационного со2 усилителя атмосферного давления с длительностью импульса 30 мкс. Квантовая электроника, 18, № 1, 12 (1991).

. 5. И.К. Бабаев, C.B. Бардаковский, H.A. Блинов, В.Д. Булаев, В.М. Красовский, Ю.Н. Лозинский, А.Ю. Стацура, Н.В. Чебуркин, O.E. Щекотов.' Получение излучения с энергетической силой на • уровне тераватт на стерадиан в импульсно-перирдаческой С02 системе задающий генератор - усилитель. - Квантовая электроника, 18, J6 1, 6 (1991). .

г ' . , • - 16 - .....v— -

6. C.B. БардаковскиЯ, H.A..' Блинов, В.H. Золотков, ' В,H. Котеров, А.Ю. Стацура, Н.В, Чебуркин, O.E. Щокотов. /анизотропия теплового самовоздействия в электроионизационном сог лазере." -Квантовая электроника,- 18, й 4, 456 (1991). '

7...С.В. Бардаковский, H.A. Блинов, Ю.П. Горбачев, В.М. Цыганков, В.Н. Котеров, D.M. Красовский, ■ Ю.Н. Лозинский, C.B. Саковец, А.Ю. Стацура, Н.В. Чабуркин, O.E., Щокотов. Особенности генерации импульсного coz - лазера с самофильтрующим неустойчивом резонатором при развитом самовоздействии излучения в активной средо. 2. Результаты экспериментов1 и . ■ оптимизация выходных характеристик. - Квантовая электроника, 18, й 7, 816 (.1991).

8. Авторское свидетельство на изобретение И 288371 .от 1 «февраля 1989 г. (B.C. Казанцев, А.Ю. Стацура и др.).

g. Авторское свидетельство на изобретение И 283973. от 1 февраля 193Э г. (B.C. Казанцев, А.Ю. Стацура и др.). • '

В заключении автор внракаот искреннею.. благодарность '.своему научному руководителю кандидату физико - математических наук И.К. Бабаеву sa постоянное вшшание и поддержку, кандидатам фазико; -математических наук H.A. Блинову ц O.E. Щекотову за ценные-обсуждения и большую iiomosu в работе, всем сотрудникам НПО "Астрофизика" и ОКБ "Радуга", принимавшим участие в проведении. экспериментов и содействовавшим выполнению диссертационной работы.

Подписано в почать i>9o ■/•5.7 Заказ -SC1/ Тира ж ./О*,'

"А. > fj