Управление временной и пространственной структурой излучения Nd-лазеров с помощью насыщающихся элементов на основе кристаллов LiF:F2- тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

На правах рукописи

ФЕДИН АЛЕКСАНДР ВИКТОРОВИЧ

УПРАВЛЕНИЕ ВРЕМЕННОЙ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРОЙ ИЗЛУЧЕНИЯ М-ЛАЗЕРОВ С ПОМОЩЬЮ НАСЫЩАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ КРИСТАЛЛОВ ЫЕ:/^-

Специальность 01 04 21 - Лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Научном центре лазерных материалов и технологий Института общей физики им А М Прохорова РАН и Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ковровская государственная технологическая академия»

Научный консультант: Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Басиев Тасолтан Тазретович

доктор технических наук, профессор Валуев Виктор Васильевич

доктор технических наук, профессор Жиган Игорь Платонович

доктор физико-математических паук Цве1ков Владимир Борисович

Ведущая организация:

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Защита состоится « 29 » ноября 2004 года в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д.002.063 02 при Институте общей физики им. А М. Прохорова РАН по адресу: 119991, Москва, ул Вавилова. 38, телефон ученого секретаря (095) 132 83 94.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей физики им. A.M. Прохорова РАН

Автореферат разосиан « i» 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Макаров В.П.

Z00b-1 2L0SW-\6

eüS"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Значительный прогресс в развитии физики и техники мощных твердотельных лазеров, а также физики взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с веществом определил появление новых областей науки техники и технологии Дальнейшее их развитие требует создания более эффективных и мощных лазерных систем. Однако целый ряд нерешенных научных и технических проблем мешает активному использованию твердотельных лазеров Одной из наиболее важных проблем лазерной физики является улучшение качества ЛИ. Последние достижения в разработке лазеров, по существу, привели лишь к увеличению энергетических параметров генерируемого излучения, превышая теперь киловаттный уровень при непрерывной накачке и килоджоульный уровень при импульсной накачке Однако качество выходного излучения современных мощных лазеров остается низким. Возрастающие оптические искажения в лазерных средах под действием накачки снижают качество выходного излучения с увеличением средней мощности и энергии генерации. Многомодовый характер генерации мощных лазеров приводит к заметной локальной хаотической неравномерности распределения интенсивности излучения Значительная расходимость многомодового излучения существенно ограничивает его пространственную яркость В результате это снижает эффективность применения лазеров.

Поэтому разработка мошных твердотельных лазеров одномодового излучения с малой расходимостью, высокой пространственной яркостью представляется весьма актуальной для научных и практических целей. Вместе с тем с помощью одномодовых пучков в режиме свободной генерации не всегда удается достичь необходимой интенсивности ЛИ вследствие потерь при селекции мод. Поэтому большой круг практических задач требует применения мощного одномодового модулированного ЛИ.

Анализ показывает, что одним из наиболее эффективных лазерных затворов для Nd-лазеров является пассивный лазерный затвор (ПЛЗ) на основе кристалла LiF:F2 . Как и активные модуляторы, кристалл LiF:F2~ позволяет получать импульсы наносекундного диапазона длительности. Вместе с тем, ПЛЗ обладает более высокой эффективностью модуляции, способностью управлять временной и пространственной структурой ЛИ, осуществлять селекцию как поперечных, так и продольных мод, формировать диаграмму направленности излучения. От ПЛЗ на основе полимерных красителей, а также других щелочно-галоидных кристаллов с центрами окраски (ЦО), затвор из tiF:F2 выгодно отличают лучшие теплофизические свойства, малая гигроскопичность кристалла LiF, высокая термическая и оптическая стойкость F{ ЦО, значительный ресурс и возможность эффективной работы как в импульсно-периодических, так и непрерывных лазерах.

Однако большие потенциальные возможности лазеров с ПЛЗ еще не использованы в полной мере. В основном это обусловлено тем, что для многих

РОС t ^ •ч \.ЛЬНАЯ

''г КА

С 1 Г>)РГ

*оо£ РК

приложений необходимы одновременно высокая пиковая мощность отдельного импульса и высокая средняя мощность излучения или энергия цуга импульсов. Трудность решения такой задачи заключается в том, что часто требуемые энергетические параметры соизмеримы, или превосходят предел стойкости ПЛЗ. В результате усложняется схемное решение и уменьшается надежность лазеров В связи с этим поиск оптимальной архитектуры лазеров с мощным модулированным одномодовым излучением также представляется весьма актуальной задачей для научных и практических целей.

К сожалению, именно в мощных твердотельных лазерах сильно сказываются нелинейные явления, вызывающие наибольшие искажения волнового фронта выходного одномодового излучения, существенно снижая его качество Как показывают наши исследования, проблема улучшения качества излучения твердотельных лазеров с мощной ламповой накачкой может быть частично решена при одновременном использовании линейных резонаторов специальной конструкции и пассивной модуляции добротности. Совершенствование методов воздействия ЛИ, расширение числа доступных приложений потребовало дальнейшего повышения качества излучения без снижения его энергетических характеристик.

Решение указанной проблемы с помощью стационарных лазерных резонаторов затруднено вследствие сложности компенсации динамических аберраций волнового фронта ЛИ при значительном превышении уровня накачки над пороговым Хотя большие потенцианыгые возможности имеет адаптивная оптика, она практически непригодна для компенсации фазовых искажений излучения высокоэнергетичных импульсных лазеров из-за недостаточного быстродействия Кроме того, адаптивная оптика пока слишком сложная и дорогостоящая техника для ее широкого применения в мощных лазерных установках К наиболее многообещающим методам относится нелинейно-оптическая динамическая коррекция фазы ЛИ, основанная на эффекте обращения волнового фронта (ОВФ) при нелинейном смешении волн Такие корректоры привлекательны своим быстродействием, компактностью и низкой стоимостью. Особый интерес представляют динамические адаптивные системы с самонакачивающимися ОВФ-зеркалами, создаваемыми при четырехволновом взаимодействии (ЧВВ) лазерных пучков, поскольку ОВФ может осуществляться непосредственно в активной среде лазера Важным достоинством этой схемы по сравнению с достаточно хорошо изученными схемами ОВФ при вынужденном рассеянии в различных средах является низкий порог самообращения (самоОВФ), обеспечивающий наименьшие лучевые нагрузки на оптические элементы. Высокие коэффициенты отражения ОВФ-зеркал обуславливают широкие возможности их применения для создания мощных генераторов с дифракционным качеством ЛИ

До настоящего времени одномодовый режим генерации и дифракционное качество ЛИ в ЧВВ-генераторах получали при использовании жестких диафрагм, что снижает эффективность генерации и, соответственно, энерге-

тические параметры выходного ЛИ Поэтому большое значение имеет создание широкоаиертурных самоОВФ лазеров с высоким КПД и дифракционным качеством излучения. Один из путей решения указанной задачи заключается в повышении эффективности ОВФ за счет одновременного увеличения видности голографических решеток, возбуждаемых в активной среде, сужения спектра излучения и формирования плоского волнового фронта опорных волн, вступающих в ЧВВ Для этого могут быть использованы уникальные свойства кристалла 1лТ^2 одновременно выполнять функции ПЛЗ, мягкой диафрагмы и ОВФ- зеркала, а также свойства интерферометра Санъ-яка (ИС) осуществлять пространственно-угловую селекцию ЛИ. В связи с этим создание ОВФ лазеров с ПЛЗ на кристалле 1,1Т.7-у и концевым отражателем интерференционного типа представляется актуальным и с научной точки зрения, и с целью определения возможностей таких лазеров для решения прикладных задач

Научная проблема. В ходе выполнения работы решалась крупная научная проблема, состоящая в получении модулированного лазерного излучения, обладающего одновременно высокой пиковой мощностью отдельного импульса и высокой средней мощностью, малой расходимостью, большой длиной когерентности и пространственной яркостью. Решение указанной проблемы проводилось по трем взаимосвязанным направлениям: разработка и оптимизация оптических схем лазеров, исследование режимов генерации и оптимизация энергетических, временных и пространственных параметров лазерного излучения, а также исследование возможностей их применения в лазерной технике и технологии.

Цель работы. Основной целью работы являлась разработка научно обоснованных методов создания мощных лазеров на неодимсодержащих активных средах с пассивной модуляцией добротности, исследование режимов их генерации и возможностей применения в лазерной технике и технологии.

В процессе достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- анализ возможных подходов к получению ЛИ одновременно с высокой пиковой мощностью отдельного импульса и высокой средней мощностью, малой расходимостью, большой длиной когерентности и пространственной яркостью;

- разработка способов построения высокоэффективных оптических схем Ш-лазеров со стационарными и динамическими резонаторами, обеспечивающих получение ЛИ с указанными характеристиками;

- разработка перспективных методов управления параметрами генерации Ыё-лазеров с помощью ПЛЗ на основе кристаллов ЫБ:/^- для создания эффективных лазерных систем;

численное моделирование и экспериментальные исследования режимов генерации Ш-лазеров с ГТЛЗ и поиск путей повышения их эффективности,

- разработки новых лазерных технологий на основе исследования возможностей практического применения Ш-лазеров с ПЛЗ.

Достоверность и обоснованность результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается адекватностью математических моделей изучаемым процессам, сходимостью полученных численным моделированием результатов с данными экспериментов и результатами промышленной эксплуатации созданных и внедренных лазерных технологий и лазерных технологических комплексов, а также с результатами исследований других авторов. Достоверность новизны подтверждается 11 патентами.

Научная новизна.

1. Впервые решена проблема создания широкоапертурных лазеров на неодимсодержащих средах с управлением временной и пространственной структурой излучения с помощью насыщающихся элементов на основе кристаллов \a7 F2 , обладающих одновременно высокой пиковой мощностью импульсов и высокой средней мощностью импуттьсно-периодического излучения, значительной длиной когерентности и пространственной яркостью.

2 Обнаружен и исследован режим генерации в виде цугов импульсов при непрерывной накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами. Установлен механизм появления цугов, заключающийся в том, что лазерная система переключается из режима генерации непрерывной последовательности импульсов модулированного излучения в режим низкочастотной разгрузки резонатора задающего генератора при наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных потерь резонатора задающего генератора, осуществляемой ПЛЗ на кристалле \л¥:Р-[, на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, появляющуюся при модуляции мощности накачки.

3 Продемонстрирована возможность использования концевых отражателей на базе интерферометров Фабри-Перо (ИФП) и Саньяка в импульсно-периодических лазерах с ПЛЗ на кристаллах \А¥'Гг для получения мощного излучения. Экспериментально показано, что применение концевого отражателя интерференционного типа в лазерах со стационарным резонатором обеспечивает высокую эффективность пассивной модуляции, приводит к снижению тепловых и оптических нагрузок на пассивный затвор и повышению ресурса его работы, а также позволяет осуществлять спектрально-угловую селекцию лазерного излучения при размещении ПЛЗ внутри интерферометра. Применение отражателя на базе ИС в лазерах с динамическим

резонатором позволяет в результате интерференции создавать опорные волны с близким к плоскому волновым фронтом, улучшать их однородность в области локализации в активной и пассивной среде, а также повышать качество ОВФ.

4. Предложен модулятор добротности резонатора на основе интерферометра Фабри Перо (МИФП) с переменной базой, сочетающий в себе положительные качества гауссовых зеркал и модуляторов активного и пассивного типа, обеспечивающий эффективность модуляции, сравнимую с эффективностью ПЛЗ, и позволяющий значительно улучшать пространственно-энергетические характеристики излучения при совместной модуляции с ПЛЗ на кристалле непрерывного ИАГ:М-лазера.

5. Предложен метод создания мощных ^-лазеров с ПЛЗ на кристалле и самоОВФ на голографических решетках, позволяющий получать

широкоапертурное одночастотное излучение в виде цугов наносекундных импульсов с энергетическими и пространственными параметрами, на 1-2 порядка превышающими параметры лазеров со стационарным резонатором Обнаружено существенное увеличение эффективности генерации при установке ПЛЗ на кристалле ЫР/7/ в пересечении внутрирезонаторных пучков

6. Обнаружен и исследован режим самомодугогаии добротности на решетках усиления в самоОВФ-лазере, аналогичный пассивной модуляции добротности резонатора. Установлен механизм самомодуляции, заключающийся в периодической записи и стирании голограмм усиления в активной среде лазера.

7. Предложен и реализован способ поляризационного управления пространственно-энергетическими параметрами генерации самоОВФ лазера с помощью размещенной в ИС фазовой пластинки, который обеспечивает оптимальное перераспределение поля внутри самонакачивающегося фазово-сопряженного петлевого резонатора и повышает энергетические параметры излучения.

8. Предложен и экспериментально осуществлен новый способ фазовой синхронизации Ш-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих голографических решетках усиления, записанных в общей активной среде, и показана принципиальная возможность получения самосфазированного режима генерации с высокими энергетическими параметрами при большой точности фазировки каналов генерации

9. Показана возможность получения ВКР-излучения с большой средней мощностью и энергией по схеме многопроходного ВКР-преобразования с внешней накачкой нелинейного кристалла излучением N(3 лазера с ПЛЗ и самоОВФ.

Практическая ценность.

1 Предложены непрерывные генераторно-усилительные лазерные системы со стационарным резонатором и ПЛЗ на кристалле \лЪ'Р2~, генерирующие одномодовое излучение со средней мощностью более 100 Вт, и пиковой мощностью отдельного импульса до 0,8 МВт, с шириной спектра менее 5 Ю~2 см и пространственной яркостью импульсов излучения (2-4) Ю10 Вт/(см 2-ср) при эффективности модуляции до 50 %.

2. Разработана и реализована лазерная система с управляемыми энергетическими и временными выходными параметрами излучения на основе исследования механизма генерации цугов импульсов в непрерывном лазере с оптически связанными резонаторами.

3. Предложены импульсно-периодические генераторно-усилительные лазерные системы со стационарным резонатором, концевыми отражателями на базе ИФП и ИС с ПЛЗ на кристаллах , генерирующие одномодовое излучение со средней мощностью более 100 Вт, пиковой мощностью отдельного импульса до 2 МВт, с шириной спектра излучения (1-5)-10 2 см с пространственной яркостью импульсов излучения (1-2) 1012 Вт/(см 2 ср) при эффективности модуляции до 90 %.

4. Разработана компактная непрерывная лазерная система со стационарным оптически связанным резонатором и комбинированной модуляиией добротности, осуществляемой одновременно ПЛЗ и МИФП, позволяющая уменьшить ширину спектра излучения до 0,8-10"2 см"1 и увеличить пространственную яркость до 1011 Вт/(см 2-ср).

5. Предложен ряд эффективных лазерных систем на неодимсодержа-щих кристаллах и стеклах с ПЛЗ на кристалле \л?:Р'2 и самоОВФ, позволяющих получать одночастотное излучение с пиковой мощностью импульсов до 20 МВт при средней мощности более 100 Вт, с параметром качества М2, близким к 1, и расходимостью, близкой к дифракционной, с длиной когерентности более 15 м и пространственной яркостью излучения до 4'10иВт/(см2'ср).

6. Разработана новая петлевая ИАПШ лазерная система с фазовой синхронизацией двух параллельных каналов генерации и самоОВФ на решетках усиления. Получено сфазированное одномодовое излучение с пиковой мощностью импульса до 15 МВт при точности фазировки каналов генерации до 0,9.

7. Разработаны новые технологии резки и сварки комбинированным (ИА1 .Ш С02) лазерным излучением, позволяющие в 2 раза снизить энергетический порог, в 2-4 раза увеличить глубину и в 40 раз увеличивать скорость обработки при использовании лазерных систем со стационарным резонатором и ПЛЗ на кристалле Технологии не требуют нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой по-

верхности, а также позволяют исключить применение дорогостоящей рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом.

8. Разработана технология прошивки глубоких прецизионных отверстий малого диаметра (отношение глубины к диаметру более 100) при использовании одномодового лазера с самоОВФ и ПЛЗ на кристалле LiF:F2~. Получены отверстия диаметром от 15 до 200 мкм глубиной от 2 до 27 мм в различных металлах, сплавах и керамике.

9 При использовании одномодового ИАГ:>М лазера с самоОВФ и ПЛЗ на кристалле LiF:/-y впервые экспериментально осуществлено преобразование в ВКР излучение со средней мощностью до 6 Вт с эффективностью преобразования 35 % при использовании ВКР-кристаллов нитрата бария Ва(М03)2 и вольфрамата бария BaWCV Впервые получено ВКР-излучение с энергией цуга 1,6 Дж при использовании кристалла BaW04 и накачке ГТТ:Ш-лазером.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Разработан и внедрен в производство лазерный технологический комплекс комбинированного излучения на основе СО; и HAHNd лазера для резки неметаллических материалов, сталей, цветных металлов и сплавов, сварки конструкционных, легированных сталей и цветных сплавов.

2. Разработана и внедрена в производство технология сверления отверстий диаметром 150 мкм по 8 степени точности и с конусностью 1:500.

3. Разработаны и внедрены в производство прецизионные технологии обработки плат коммутаторов и резистивных элементов, выполняемые при использовании ИАГ.Ш-лазера с комбинированной модуляцией добротности.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты системного поиска оптических схем непрерывных и им-пульсно-периодических лазеров, методов управления режимами их генерации и выходными параметрами с помощью насыщающихся элементов на основе кристаллов \Л¥:Р-{, которые позволяют создавать высокоэффективные лазеры на неодимсодержаших средах с пассивной модуляцией добротности, обладающие одновременно высокой пиковой мощностью импульсов и высокой средней мощностью излучения, значительной длиной когерентности и пространственной яркостью.

2. Обнаружение и исследование режима генерации в виде цугов импульсов при непрерывной накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами, обусловленного низкочастотной разгрузкой резонатора при наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных

потерь резонатора задающего генератора, осуществляемой ПЛЗ на кристалле на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, проявляющуюся при модуляции мищносж накачки.

3 Предложение и реализация концевого отражателя интерференционного типа на базе ИФП и ИС, включающего ПЛЗ на кристалле ¿¡Б:Г2~, обеспечивающего генерацию излучения с высокой эффективностью пассивной модуляции, а также обуславливающего значительное улучшение его пространственных параметров

4. Предложение и реализация М.ИФП с неременной базой, обеспечивающего высокую эффективность модуляции, сравнимую с эффективностью ПЛЗ, и значительно улучшающего пространственно-энергетические характеристики излучения N(3--лазера при совместной модуляции с ПЛЗ на кристалле ЫИ :Р2~.

5. Реализация способа самоОВФ одновременно на голографических решетках усиления и поглощения, позволяющего создавать мощные Ш-лазеры с ПЛЗ на кристалле которые по эффективности генерации не уступают лазерам со стационарным резонатором, а по пространственно-энергетическим характеристикам превосходят их на 1-2 порядка.

6 Предложение и реализация способа управления генерационными характеристиками самоОВФ-лазеров за счет использования эффекта самомодуляции на решетках усиления, аналогичного пассивной модуляции добротности резонатора и заключающегося в периодической записи и стирании голограмм усиления в активных средах лазера.

7 Предложение и реализация способа фазовой синхронизации Ш-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих голографических решетках усиления, записанных в общей активной среде, позволяющего получать сфазированный режим генерации с высокими энергетическими параметрами при большой точности фазировки каналов генерации.

8. Реализация новых возможностей N(1—лазеров с ПЛЗ на кристаллах \AV\Fi, свидетельствующих о перспективности применения таких лазеров для решения практических задач.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Международной конференции «КиНО» (С.-Петербург, 1991); Международной конференции «Актуальные проблемы фундаментальных наук» (Москва, 1994); Всесоюзной конференции «Применение лазеров в технологии» (Киев, 1991); Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1991); научно-практическом семинаре «Применение лазеров в науке и технике» (Сочи, 1991); научно-технической конференции «Технологические методы повышения эксплуатационных свойств деталей машин» (Севастополь, 1992), Рос-

сийской национальной конференции «Лазерные технологии'93» (Шатура, 1993); Всероссийском симпозиуме «Синергетика'96» (Москва, 1996), International Conference CLEO/Europe (Glasgow, UK, 1998; Nice, France, 2000; Munich, Germany, 2001, 2003); International Conference «Fotonics West» (San Jose, USA, 1998); International Conference «Lasers'98» (Tucson, USA, 1998); Международной конференции «Лазерные технологии'98» (Шатура, 1998); Международной конференции «Управление в технических системах» (Ковров, 1998); International Forum AHPLA'99 (Osaka, Japan, 1999); International Conference L0'2000 (St. Petersburg, 2000); Международном симпозиуме «Вакуумные технологии и оборудование» (Харьков, 2001); Международной конференции «Лазерные и лазерно-информационные технологии» (Владимир, 2001); International Conference LAT-2002 (Moscow, 2002), International Laser Physics Workshop LPHYS'03 (Hamburg, Germany, 2003), International Conference «Advanced Solid-State Photonics» (Santa-Fe, USA, 2004).

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает личный вклад автора в опубликованные работы. Комплекс исследований, результаты которых приведены в данной диссертационной работе, выполнен автором лично или с соавторами при его непосредственном участии.

Публикации. Основные материалы диссертации, не включая тезисы докладов, содержатся в 58 работах, большинство из которых опубликовано в ценгральных научных изданиях, в том числе в 11 патентах РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, шести приложений и списка литературы из 323 наименований. Общий объем диссертации составляет 429 страниц, включая 148 рисунков и 9 таблиц по тексту

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель работы, ее научная новизна и практическая ценность, защищаемые положения. Рассмотрена структура и содержание глав диссертации.

Первая глава посвящена разработке методов создания мощных непрерывных лазеров с линейным резонатором В ней обоснован выбор кристалла Li¥ F{ для ПЛ3, определяется базовая оптическая схема лазера с ПЛЗ для достижения одновременно максимальных пиковой и средней мощностей ЛИ. Отмечено, что поставленная задача может быть решена путем построения широкоапертурного лазера либо по схеме мощного многоэлементного генератора, либо по схеме задающий генератор (ЗГ) с последующим усилением.

Численным моделированием динамики генерации лазеров установлено, что лазер по схеме ЗГ с ПЛЗ и с последующим усилением его излучения является предпочтительнее по сравнению с лазером по схеме многоэлементного генератора с ПЛЗ На основе анализа эффективности применения усилителя и оценки необходимой его длины показано, что наиболее рационально используется усилитель длиной 25-30 см.

Экспериментальные исследования проведены на базе лазера типа ЛТН-103 Рассмотрены три наиболее характерные схемы лазера с ПЛЗ на кристалле

- по схеме генератора ПЛЗ помещали между двумя активными элементами (АЭ), расположенными в плоскопараллельном резонаторе (схема 1);

- по схеме с усилением - ПЛЗ и один АЭ помещали в плоскопараллельном резонаторе, а второй АЭ использовали как усилитель (схема 2);

- по схеме с усилением, аналогичной схеме 2, но при использовании выпуклого глухого зеркала (схема 3).

По схемам 1 и 2 получен многомодовый режим генерации, а для реализации одномодового режима приходилось использовать диафрагму, помещаемую в резонатор. Однако продолжительное применение диафрагмы оказалось невозможным ввиду чрезмерных тепловых нагрузок на нее и значительной интенсивности дифрагированного излучения. Использование неустойчивого резонатора по схеме 3 позволило получить одномодовый режим генерации без использования диафрагмы. Включение АЭ и ПЛЗ по схеме с усилением позволило также значительно снизить тепловые нагрузки на ПЛЗ и его фоновые засветки по сравнению со схемой 1 и применить более высокие мощности накачки (Рр = 8,2 кВт), недостижимые для схемы 1 (Рр - 7,2 кВт) из-за чрезмерного нагрева ПЛЗ и его разрушения.

Сравнение трех схем лазера по энергетическим параметрам, проведенное при использовании кристалла НГ-р'-/ с начальным пропусканием Т0 = 68 %. показало, что в схеме 3 средняя мощность излучения, составившая 75 Вт, в 3,8 раза выше, чем в схеме 1, и в 7,5 раз выше, чем в схеме 2, а пиковая мощность, составившая 75 кВт, выше соответственно в 5 и 3,5 раза. Эффективность модуляции оказалась равной 52 %.

Установлено, что в многомодовом режиме генерации нестабильность амплитуды, длительности импульсов и периода их следования достигает 40 %. При этом с вероятностью 0,3 наблюдаются искаженные по форме импульсы В одномодовом режиме все импульсы имеют гладкую временную форму, а нестабильность их временных параметров не превышает 2 %. Отличительной особенностью одномодового режима генерации является то, что длительность импульсов в пределах погрешности измерений не зависит от мощности накачки, а определяется временем сброса инверсной населенности, д линой резонатора и оптической плотностью ПЛЗ

Основным направлением оптимизации лазера с ПЛЗ являлось достижение оптимальных излучательных потерь. Комплексные исследования режимов генерации модулированного излучения в зависимости от мощности накачки, начального пропускания ПЛЗ и пропускания выходного зеркала ЗГ позволили установить соответствие начальному Т0 пропусканию ПЛЗ оптимального пропускания Тт„ выходного зеркала (Тт„ = 1 - Г0 при Т0<11 % и Тт„ - 23 % при Т0 > 77 %) и повысить пиковую мощность до 116 кВт и энергию импульсов до ЮмДж. Установлен также оптимальный интервал Т0 -60-65 % для досшжения максимальных энергетических параметров импульсов излучения лазера. 1 Обнаруженная в схеме 3 возможность получения устойчивой генерации

одномодового излучения с высокой мощностью и малой расходимостью позволила увеличить число каскадов усиления до трех (суммарная длина ак-• гивной среды усилителя 30 см) с помощью второго лазера типа ЛТН-103

(схема 4). При использовании ПЛЗ с Т0 ~ 65 % и выходного зеркала с оптимальным пропусканием ТШ11 = 35 %, пиковая мощность ЗГ составила 58,7 кВт и увеличилась в 3,9 раза до 230 кВт на выходе усилителя. Средняя мощность излучения после усиления составила при этом 78 Вт. Применение ПЛЗ с То = 73 % и выходного зеркала ЗГ с оптимальным для этого ПЛЗ пропусканием 23 % позволило увеличить среднюю мощность излучения до 130 Вт, однако пиковая мощность при этом уменьшилась по сравнению с ПЛЗ То = 65 % и составила 130 кВт.

С целью существенного увеличения мощности одномодового излучения исследованы различные схемы применения кристалла Iл¥:Г2' для модуляции добротности ИАГ:Ш-лазера с оптически связанным резонатором В отличие от лазера, состоящего из ЗГ и однопроходного усилителя, использовали дополнительное пропускающее зеркало, установленное после конечного каскада усилителя (схемы 5 и 6). Существенным отличием ИАГ:Ш~лазера с линейным трехзеркальным резонатором и ПЛЗ от исследованных ранее является то, что он излучает не непрерывную последовательность эквидистантных импульсов, а цуги импульсов, следующих с частотой модуляции ' мощности накачки, равной частоте электросети 50 Гц. Полученный режим

позволяет в несколько раз увеличить энергетические параметры модулированного ЛИ: среднюю мощность до значений более 110 Вт, пиковую мощность - более 0,8 МВт, энергию импульсов - более 110 мДж при энергии цуга импульсов до 2,3 Дж.

Отмечено, что данный режим генерации получен впервые и для выяснения механизма возникновения цугов наносекундных импульсов при непрерывной накачке лазера в режиме пассивной модуляции добротности численным моделированием исследована динамика генерации ИАГ:Ш-лазера с оптически связанным резонатором. В модели оптическая связь между резо-

наторами осуществляется за счет перехода фотонов из одного резонатора в другой через общее зеркало, а взаимодействие пучков между собой происходит путем конкуренции между фотонами при снятии инверсии населенности в АЭ обоих резонаторов и при возбуждении /-У -ЦО в кристалле 1лР. Также учитывается слабая модуляции пропускания АЭ при изменении его оптической длины и периодические изменения коэффициентов пропускания резонаторов при изменении их оптических длин вследствие синфазных колебаний показателя преломления АЭ, вызванных низкочастотными колебаниями мощности накачки. По этой причине в трехзеркальном резонаторе глубина модуляций ЛИ (до 0,4), обусловленная колебаниями мощности накачки. оказывается существенно выше, чем в двухзеркачьном резонаторе (<0,05) Таким образом, при использовании ПЛЗ модуляция добротности происходит по сложному механизму пассивная высокочастотная модуляция неактивных потерь одного из резонаторов накладывается на низкочастотную модуляцию полных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов.

Численным расчетом установлено, что оптическая связь второго резонатора (усилитель) с первым (ЗГ с ПЛЗ) незначительна и может сказываться только на частоте просветления кристалла ГлТ-/^' При этом слабое изменение коэффициента связи второго резонатора с первым позволяет считать первый резонатор ЗГ лазерной системы. Второй резонатор лазерной системы может рассматриваться как составное зеркало с переменным пропусканием, что приводит к синхронному изменению потерь ЛИ из второго резонатора в первый и на выход из лазерной системы. Иными словами, второй резонатор выполняет функцию выходного усиливающего зеркала, периодически запирающего ЛИ внутри ЗГ, а затем открывающего его для выхода излучения. Полученный режим генерации представляет собой режим низкочастотной разгрузки резонатора ЗГ лазерной системы с пассивной модуляцией его добротности Анализ результатов показывает, что переход от генерации непрерывной последовательности импульсов модулированного излучения к режиму генерации цугов импульсов в исследованной лазерной системе происходит при глубине модуляции мощности накачки превышающей 0,01.

Понимание механизма появления цугов импульсов в лазере с оптически связанными резонаторами позволило создать лазерную систему с регулируемыми выходными параметрами ЛИ. Для этого разработан и использован специальный источник питания, позволяющий уменьшить относительную глубину колебаний мощности накачки до (4,0±0,5)10~\ практически исключить влияние электрической сети питания и накладывать на стабилизированный сигнал непрерывной накачки новые, плавно регулируемые по частоте (от 10 до 250 Гц), длительности (от 2 до 50 мс) и амплитуде (относительная глубина модуляции от 0,01 до 0,03) импульсы накачки. Применение смешанного режима накачки позволило в широких пределах управлять вре-

менными и энергетическими параметрами цугов импульсов лазера при их стабильности в пределах погрешности измерений (5-10 %).

Анализ пространственных характеристик всех исследованных оптических схем непрерывных лазеров с линейным резонатором показал, что расходимость модулированного излучения составляет 2-3 мрад и практически определяется ЗГ. Это приводит к увеличению не только энергетических параметров (мощности и энергии отдельных импульсов, а также средней мощности), но и пространственной яркости ЛИ пропорционально усилению однопроходных и многопроходных усилителей без ухудшения его качества (М 2 < 26). Максимальное значение яркости импульсов составило б, = 4,3-1010 Вт/см2-ср и получено в схеме с оптически связанным резонатором. При этом ширина спектра ЛИ (<4,6-10~2 см"1) оставалась неизменной во всех исследованных лазерных схемах.

Вторая глава посвящена разработке методов создания мощных им-пульсно-периодических лазеров с линейными резонаторами и модуляцией добротности с кристаллами ир:/^--

Исследования выполнены на базе лазера типа ЛТИ 130. Оценка оптической силы термолинзы в АЭ показала, что она не столь значительна (< 1,2 Дп), как при непрерывной накачке (до 2,4 Дп), однако при этом она имеет четко выраженный динамический характер Скомпенсировать нестационарные линзоподобные деформации способом, примененным в главе 1 для компенсации стационарной термолинзы, не удается. Кроме того, при импульсно-периодической накачке ИАГ:Ис1-лазера с высокими значениями пиковой и средней мощностей излучения применение оптических схем лазера, приведенных в главе 1, сопровождается значительными лучевыми и тепловыми нагрузками на ПЛЗ. Это приводит к уменьшению ресурса работы лазерного затвора вследствие деградации рабочих ЦО. С другой стороны, добиться одномодового режима генерации снова не удается. Для устранения этих недостатков увеличивали длину кристалла 1лЬ:/<7 (более 20 мм) и применяли трехзеркальные и четырехзеркальные схемы резонатора.

При использовании трехзеркального резонатора ПЛЗ помещали между плоским глухим и концевым выпукло-вогнутым пропускающим зеркалами, два АЭ устанавливали между концевым и плоским выходным зеркалами (схема 7). Третий АЭ использовали в качестве однопроходного усилителя (схема 8) В четырехзеркальном резонаторе дополнительно использовали выпуклое выходное зеркало (схема 9). Применение схемы с концевым зеркалом в генераторе позволило получить одномодовый режим генерации с высокой средней мощностью и энергией импульса. Отличием данных схем построения лазера от использованных ранее (в главе 1) является то, что ПЛЗ и АЭ расположены в разных плечах резонатора Одномодовый режим генерации в данном случае обеспечивается за счет одновременного использования

неустойчивого многозеркального линейного резонатора и ПЛЗ на кристалле LiF:F2". Кроме того, примененная двухзеркальная система в ЗГ, по существу, представляет собой концевой отражатель на базе ИФП с неременным по поперечному сечению профилем отражения. Это позволяет дополнительно повысить селекцию мод, что сопровождается сужением спектра генерации в 2-3 раза и уменьшением расходимости ЛИ в 6-7 раз по сравнению с непрерывными лазерами.

Результаты сравнения лазеров с трехзеркальным и с четырехзеркаль-ным резонаторами при использовании ПЛЗ с Т0 = 68 % показывают, что параметры излучения лазера существенно зависят как от типа резонатора, так и от частоты импульсов накачки. При использовании схемы с трехзеркальным резонатором и частоте импульсов накачки fp = 30 Гц достигаются более высокие значения средней мощности излучения (116 Вт) и энергии цуга (3,9 Дж), а по схеме с четырехзеркальным резонатором и_/р = 10 Гц получены более высокие значения энергии (30 мДж) и пиковой мощности импульсов (238 кВт).

При импульсной накачке частота следования импульсов в цуге возрастает в сто и более раз (0,5-1 МГц) по сравнению с непрерывным лазером (1-10 кГц) благодаря высокой скорости накачки. Однако ее стабильность (10 %) существенно ниже, чем при непрерывной накачке (~2 %). Это объясняется нестационарностью процесса генерации в сложных трехзеркальном и четырехзеркальном резонаторах с различным временем обхода его отдельных плеч. Длительность импульса в пределах погрешности измерений остается неизменной и не зависит от энергии накачки, что характерно для одномодового излучения.

В то же время, при импульсной накачке эффективность модуляции 88 % оказалась существенно выше, чем при непрерывной накачке ИАГ:Ш-лазера с ПЛЗ на кристалле LiF:F2", где, в среднем, она составляет 30-50 %. При уменьшении пропускания ПЛЗ с 68 до 35 % эффективность модуляции уменьшается с 88 до 65 %, а пиковая мощность импульсов возрастает до 0,5 МВт при их энергии 25 мДж. Пространственная яркость также возрастает до 4,3-Ю10 Вт/см^ср.

Анализ пространственных характеристик излучения импульсно-периодических лазеров показал, что применение многозеркальных линейных резонаторов с концевым отражателем на базе ИФП обуславливает снижение в 2-3 раза его расходимости до 1-2 мрад при параметре качества М2 - 6-7 по сравнению непрерывным лазером. В результате, при использовании ПЛЗ с начальным пропусканием в том же интервале Т0= 55-80 % и меньшем числе АЭ (2 вместо 3) в схеме пространственная яркость импульсов ЛИ не уступает (В, = 3,6-10 10 Вт/см 2-ср) яркости непрерывного лазера Причем яркость ЛИ может быть увеличена до 1,7-1011 Вт/см2-ср при использовании ПЛЗ

с 7*0 = 35-55 %, которые невозможно использовать в непрерывном лазере из-за недостаточной интенсивности для их просветления Кроме того, многозеркальные линейные резонаторы с ИФП-отражателем обладают высокой селективностью, на что указывает сужение ширины спектра излучения до (1,5-1,8)-Ю-2 см'1.

Для дальнейшего улучшения энергетических и пространственных характеристик излучения мощных импульсно-периодических лазеров с пассивной модуляцией добротности исследовали возможность применения ИС в качестве концевого отражателя. Рассмотрены три наиболее характерные схемы лазера с ПЛЗ на кристалле и отражателем на базе ИС:

! - по схеме генератора - два АЭ помещали в резонатор, образованный

пропускающим зеркалом и ИС (схема 10);

- по схеме с усилением - один АЭ устанавливали в задающем генера-' торе, а второй использовали как однопроходный усилитель (схема 11);

- по схеме связанных резонаторов, в отличие от схемы 11, использо-Вс1ЛИ мног опроходиый усилитель с двумя АЭ (схема 12).

Пассивную модуляцию добротности проводили с помощью кристалла с переменным пропусканием, линейно изменяющимся от 20 до 80 % перпендикулярно оптической оси лазера. Оптимальное положение ПЛЗ оценивали по эффективности генерации и тепловому состоянию кристалла при его размещении как внутри резонатора, так и в ИС. Установлено, что наиболее рациональным является расположение ПЛЗ в диагонали ИС. В этом случае энергетические параметры излучения в 1,3 раза выше, а тепловые и оптические нагрузки на ПЛЗ значительно ниже по сравнению с использованием его внутри резонатора. Это объясняется тем, что при установке ПЛЗ вблизи АЭ излучение, распространяясь от АЭ к концевому отражателю и обратно, проходит через кристалл 1лР дважды. Это приводит к увеличению ( потерь в ПЛЗ, возрастанию тепловых и лучевых нагрузок и снижению эф-

фективности генерации. Причем и в линейной схеме с ИФП излучение совершает также не менее двух проходов через ПЛЗ, прежде чем покинет пассивное плечо резонатора. При размещении ПЛЗ в ИС излучение возвращает' ся к АЭ, проходя через кристалл ЫР только один раз Это обуславливает снижение потерь в кристалле Ь1Т:/Г2~ которые по оценкам составили 7-10 % только за один проход через ПЛЗ. Поскольку величина потерь за проход оказывает влияние не только на скорость развития генерации, но и на число проходов излучения по резонатору, то снижение влияния остаточных потерь при использовании ИС-отражателя позволяет заметно увеличить эффективность генерации лазера

Основным направлением оптимизации оптических схем, как и ранее, являлось определение оптимальных излучательных потерь. Отмечено, что достаточно высокая эффективность генерации модулированного ЛИ, дости-

гающая 1,4 %, обеспечивается при малых отражениях выходных черкал, составляющих 10-15 %. Применение вспомогательного плоского глухого зеркала, установленного на выходе из ИС, позволяет повысить среднюю мощность излучения не более чем на 5 %, однако сопровождается заметным ухудшением пространственного распределения интенсивности ЛИ, снижением стабильности амплитуды и частоты следования импульсов в дуге Это свидетельствует о достаточно высоком коэффициенте отражения самого ИС

Сравнение двух схем лазера, проведенное при использовании кристалла ЫТ.Рг с Т0 - 53 % показало, что средняя мощность излучения в схемах 10 и 11 одинакова и при частоте импульсов накачки 30 Гц составляет 69 Вт Однако при использовании схемы ! 1 (ЗГ с последующим усилением) достига- 1 ются наибольшие энергия отдельного импульса и его пиковая мощность, I составляющие 52 мДж и 1,15 МВт, которые мо1ут быть увеличены, соответ- ' ственно, до 70 мДж и 2 МВт при уменьшении начального пропускания ПЛЗ 1 до 35 %.

Полученная высокая эффективность генерации (1,4 %) модулированного излучения и эффективность модуляции (90 %) позволили сделать вывод о перспективности применения ИС отражателя в линейных резонаторах лазера. Повышение добротности резонатора, о чем свидетельствует возможность применения выходных зеркал с малым отражением (10-15 %), позволяет не только в 4-5 раз увеличить энернпо отдельного импульса излучения и его мощность, но и энергию цуга импульсов, и среднюю мощность. Кроме того, использование ИС устраняет причины нарушения режима пассивной модуляции, обнаруженного в лазере с ИФП- отражателем при использовании ПЛЗ с малым Т0, так как ИС допускает увеличение оптической связи с генератором при снижении числа проходов через ПЛЗ.

Обнаруженная в схемах 10 и 11 возможность применения ИС-отражателя с ПЛЗ для получения мощной устойчивой генерации ЛИ позво- 1 лила использовать двухкаскадный усилитель. При этом лучшие энергетические параметры получены по схеме связанных резонаторов (схема 12), в ко- * торой один АЭ и ПЛЗ в ИС использовали как ЗГ, а два других АЭ как многопроходные усилители. Это позволило увеличить мощность ЛИ до 123 Вт при использовании ПЛЗ с Т0= 53 % и выходного зеркала с оптимальным пропусканием 93 %. Пропускание зеркала связи резонаторов составило 85 %. Энергия отдельного импульса достигала 65 мДж, а его пиковая мощность -1,6 МВт. Эффективность генерации составил 1,6 % при максимальной энергии накачки 84 Дж. Отмечено, что максимальная эффективность генерации модулированного излучения достигается при энергии накачки 54 Дж на каждую лампу и составляет 1,9 %.

Сравнение режимов генерации лазеров со связанным резонатором и концевыми отражателями на базе ИС или ИФП показывает, что схема с ИС

позволяет не только в 2- 3 раза увеличить энергию отдельного импульса и в 3—4 раза его пиковую мощность, но и почти на 10 % повысить эффективность генерации Кроме того, применение И С сопровождается увеличением более чем на порядок его пространственной яркости, которая достигала 210 12 Вт/см 2-ср при Т0 = 20 % кристалла \л?:Р{. Для всех систем с ИС ширина спектра ЛИ не превышала 0,9-10~2 см"1. Расходимость ЛИ не превышала 2,2 мрад, что соответствует параметру качества М2 = 8.

Отмечено, что улучшение энергетических и пространственных параметров ЛИ вызвано спектрально-угловой селективностью ИС, возникающей при внесении в его кольцо кристалла ЫБ:^" Кроме того, модифицированный таким образом ИС за счет автоколлимации эффективно компенсирует термолинзу, наведенную в АЭ задающего генератора, а также в результате интерференции ослабляет неравномерность фазового набега по поперечному сечению ЛИ, отраженного от ИС, что сохраняет близкую к начальной добротность резонатора. Важно также, что через ПЛЗ проходит незначительная часть ЛИ, необходимая только для его периодического самопросветления, что сопровождается малыми потерями энергии в плече резонатора с ПЛЗ. В то же время в другом плече резонатора, где расположены АЭ, развивается высокая мощность генерации, что также определяет более высокий энергосъем и эффективность генерации. Это позволило существенно увеличить ресурс работы ПЛЗ до 103 часов.

В третьей главе с целью дальнейшего повышения пространственных характеристик, и в первую очередь, осевой яркости модулированного излучения при сохранении его высоких энергетических параметров выполнены исследования комбинированной модуляции добротности непрерывного Ш-лазера одновременно с помощью ПЛЗ на кристалле 1лР^2~ и МИФП.

Предложенный МИФП с малым осевым расстоянием (базой) между зеркалами и переменным по радиусу образован двумя, вогнутым и выпуклым, зеркалами. Одно из зеркал неподвижно, а другое перемещается вдоль оптической оси резонатора пъезодвигателем. В отличие от аналогичных устройств, проанализированных в главе (гауссовых и супергауссовых зеркал, ИФП-отражателей с малой базой, МИФП с плоскими зеркалами), геометрия МИФП обеспечивает образование в апертуре АЭ только первого кольца Ньютона. За счет воздушного клина переменной толщины пропускание интерферометра образует переменный профиль в открытом состоянии и близкий к постоянному профиль отражения в закрытом состоянии. Получено условие для выбора радиусов г1 и гг кривизны зеркал по радиусу гс кривизны эквивалентного зеркала, обеспечивающее плавное изменение пропускания интерферометра от оси до фаницы АЭ

г, = гхгАгх - г2) - (я/^){лас2/агсзт[7с(е2 - 1)1/2/2/**]}, (1)

где гае - радиус ЛЭ; /•" - резкость ИФП. Показано, что формируемое распределение интенсивности излучения по волновому фронту обладает осевой симметрией и повторяет функцию Гаусса вида

с искусственным ослаблением интенсивности волны на «крыльях», характерным для мягких аподизирующих диафрагм, осуществляющих селекцию мод и формирующих выходное одномодовое излучение Отмечено, что контраст интерферометра превышает значение 90 при коэффициентах отраже- * ния зеркал МИФП R\ = R2= 0,9 и удовлетворительном базовом расстоянии 25 мкм. Кроме того, возможность использования в МИФП зеркал с коэффициентом отражения вплоть до 1 обеспечивает возрастание резкости F в 5-6 { раз. Это в значительной мере способствует сужению контура линии излучения, снижению его расходимости и росту пространственной когерентности.

Экспериментально модуляция добротности с помощью МИФП исследована на базе установки «Квант-60», резонатор которого с одним ИАГШ-АЭ был образован выпуклым глухим зеркалом и МИФП (схема 13). Управление МИФП осуществляли импульсами с частотой от 100 Гц до 150 кГц.

Численным моделированием и экспериментально определен диапазон оптимальных частот (10-50 кГц) и форма (прямоугольная) управляющего сигнала. При моделировании поперечное сечение канала генерации разбивалось на кольцевые зоны равной площади Развитие генерации в каждой зоне описывалось отдельной системой балансных уравнений Оптическая связь между генерационными зонами учитывалась с помощью коэффициента аналогичного увеличению N резонатора Выходной импульс рассматривался как сумма импульсов, высвечиваемых разными областями поперечного сечения АЭ. Отмечено, что при ^ г 0,03 все зоны поперечного сечения АЭ ге- -нерируют синхронно Это подтвердило возможность получения одномодо-вою излучения в реальных условиях уже при « /V Показано, что экспериментально полученная для конкретной геометрии резонатора оптимальная ' частота 33 кГц следования импульсов генерации лежит в полосе релаксационных частот резонатора для периодической модуляции потерь с большой глубиной.

При исследованных режимах генерации эффективность модуляции МИФП составила 67 %, что в 1,5-2 раза превышает эффективность промышленных модуляторов активного типа (около 40 %) и соизмеримо с эффективностью ПЛЗ на кристаллах LiF /V. Хотя по энергетическим параметрам (энергия 1,6 мДж, пиковая мощность 3,2 кВт) импульсов генерации лазер с МИФП уступает лазерам с ПЛЗ, применение МИФП обеспечивает значи-

(2)

тельное улучшение пространственных характеристик ЛИ Расходимость ЛИ не превышала 0,5 мрад, а параметр качества М2 - 4,5. Пространственная яркость достигала 6,2-10 9 Вт/(см2 ср) Отличительной особенностью лазера с МИФП является малая ширина спектра выходного излучения 0,9-10 2 см'1, что в 5 раз меньше по сравнению с непрерывным лазером с ПЛЗ.

Данное свойство МИФП улучшать пространственные характеристики ЛИ применено для исследования возможности максимального использования накопленной энергии в АЭ лазера с ПЛЗ и дальнейшего повышения пространственных параметров его излучения путем модуляции одновременно ПЛЗ и МИФП Показано, что при комбинированной модуляции оптимальная частота сброса инверсной населенности сдвигается в область малых частот и стремится к значению Ог -» (\1ТХ), обратному времени Т1 релаксации верхнего рабочего уровня. Это позволило получить импульсы с большой мощностью, а также избежать динамического хаоса в излучении, характерного для областей, близких к релаксационным частотам.

В экспериментах использована схема лазера с оптически связанным резонатором с однокаскадным усилителем (схема 14). В ней МИФП дополнительно выполнял функцию элемента оптической связи между резонаторами. Это позволило увеличить глубину модуляции полных потерь в резонаторе до максимального значения, в широких пределах управлять ошической связью между резонаторами, в том числе, исключить влияние усилителя на развитие излучения в ЗГ, а также добиться устойчивого режима согласованного накопления и сброса инверсной населенности в АЭ. В результате при меньшем числе АЭ в схеме лазера пространственная яркость ЛИ составила МО10 Вт/(см2ср), а ширина спектра - 0,8-10 ~2 см'1, что в 7 раз лучше результата, полученного ранее для непрерывного ИАГ:Ш-лазера.

Четвертая глава посвящена разработке методов создания мощных Ш-лазеров с самоОВФ при ЧВВ в среде АЭ и ПЛЗ. Рассмотрены режимы пассивной модуляции добротности кристаллами ЫР:/^ , а также самомодуляции добротности на голограммах усиления петлевого резонатора.

На основе общего анализа характеристик излучения исследованных лазеров с линейными резонаторами сделан вывод о том, что основная причина ограничения их пространственно-энергетических характеристик заключается в трудности устранения аберраций второго и более высокого порядка, в том числе динамических искажений волнового фронта, в стационарном резонаторе без существенных потерь эффективности генерации. Отмечено, что наиболее перспективными, с точки зрения решения проблемы качества излучения, являются методы ОВФ при ЧВВ. Однако, основной причиной, сдерживающей их широкое применение, является низкая эффективность генерации. Поэтому проведен поиск оптимальных оптических схем широкоапер-

турных лазеров на активных средах из ИЛГ:Ш, ГГТ:Ж кристаллов и Ыс1-стекла, позволяющих получить ОВФ-излучение с высокой эффективностью.

Рассмотрены режимы генерации петлевых лазеров на Ш-стекле, в которых пересекающиеся пучки вследствие ЧВВ записывают в среде инвертированного АЭ и ПЛЗ динамические голографические решетки, на которых происходит перераспределение поля излучения и самоОВФ. Благодаря дополнительному усилению ЛИ с ОВФ создается положительная параметрическая обратная связь, включающая взаимное усиление решеток и обращенного излучения, в результате чего внутри стационарного резонатора происходит включение динамического ОВФ-резонатора на решетках, записанных в АЭ и ПЛЗ. «

Представлены экспериментальные результаты, демонстрирующие влияние эффекта ОВФ на генерационные характеристики лазера, построенного по петлевой схеме при использовании активной среды с более широкой « полосой усиления по сравнению с N(1 кристаллами. Проведено сравнение выходных параметров лазера с дополнительным динамическим ОВФ-резонагором, возбуждаемым внутри стационарного резонатора (схема 15), и лазера только со стационарным резонатором при сопоставимых экспериментальных условиях. Показано, что ОВФ-зеркало в АЭ позволяет не только повысить энергетические параметры ЛИ, энергию цуга импульсов с 1,31 до 1,62 Дж и энергию отдельного импульса в цуге с 82 до 127 мДж. но и улучшить пространственные характеристики, увеличить длину когерентности с 80 до 95 см, повысить пространственную яркость с 1,1-1011 до 1,7-10 " Вт/(см2-ср) и уменьшить ширину спектра излучения с 1,2-10"2 до 0,8-10 ' см Показано, что наиболее сильное влияние на положительную обратную связь в петлевом ЧВВ-резонаторе оказывает ОВФ-зеркало в ПЛЗ Так, смещение крис1алла 1лР:Р2~ в такое положение, что взаимодействие пучков в среде ПЛЗ полностью отсутствует, приводит к резкому падению 4 длины когерентности до нескольких сантиметров и возрастанию ширины спектра ЛИ на порядок и более, а также росту расходимости ЛИ до 2 мрад и ухудшению параметра качества М2 с 8 до 16.

Установлено, что применение ИС совместно с ОВФ-зеркалами (схема ' 16) обеспечивает более эффективную пространственно-угловую селекцию ЛИ, чем в линейных схемах с ИС, рассмотренных в главе 2. Это обусловлено тем, что добротность резонатора, образованного ИС и ОВФ-зеркалом (<2 ~ 1/1п(/?51 ')), зависит от коэффициента отражения ИС сильнее, чем добротность резонатора, образованного ИС и зеркалом с неизменным коэффициентом отражения 1/1п(Л51~°'5)). При этом ОВФ позволяет уменьшить потери в ИС, поскольку после отражения от ОВФ-зеркала и обхода усилителей в ИС возвращается пучок, для которого коэффициент отражения ИС максимален. Кроме того, увеличение добротности резонатора при повышении коэф-

фипиента отражения ИС в свою очередь сопровождается увеличением интенсивности взаимодействующих волн, что так же увеличивает уровень обратной связи для качественных пучков В результате максимальный диаметр D0M сечения выходного ЛИ достигает £>ОШ=0,75 £>ae =- 9 мм (D^ - диаметр АЭ). Это примерно в 2 раза больше, чем у лазера без ИС, где D011t = 0,42 Dat = 5 мм. Поскольку для гауссовых пучков Dout ~ 0,58D^ ~ 7 мм, то применение ИС позволяет повысить однородность опорных волн в среде АЭ и ПЛЗ, а значит и качество ОВФ.

Показано, что дополнительный ОВФ-резонатор в сочетании с ИС-отражателем обеспечивает увеличение эффективности генерации в 4-5 раз, дальнейший рост энергии цуга импульсов до 15 Дж, энергии отдельного импульса до 370 мДж при их мощности 1,35 МВт, а также улучшение пространственных характеристик ЛИ, параметра качества М2 = 5, увеличение пространственной яркости импульса до МО14 Вг/(см2ср), длины когерентности до 5,2 м, а также сужение ширины спектра до 6-10 3 см"1.

Указанное преимущество использовано для создания перспективного лазера на кристалле TTPNd Отличительной особенностью лазера является отсутствие статического выходного зеркала, использованного в лазере на Nd-стекле для увеличения энергии опорных волн при ЧВВ, что позволяет полностью исключить влияние стационарного резонатора на развитие генерации. Лазер с полностью открытым выходом выгодно отличает значительная длина когерентности, составляющая более 13 м, и более узкая ширина спектра ЛИ, не превышающая 4-10~3 см"1, а также более высокий удельный энергосъем с АЭ, достигающий 0,7 Дж/см3, который оказался заметно выше энергосъема, полученного для лазера на Nd-стекле (0,5 Дж/см3).

С целью существенного увеличения мощности ЛИ исследованы двухэлементные многопетлевые лазерные системы с полностью открьпым выходом излучения, в которых в среде каждого АЭ и ПЛЗ записываются динамические голографические решетки. На образовавшихся решетках происходит частичное рассеяние излучения в петли, вызывая дальнейшее нарастание потока ЛИ. Данная параметрическая обратная связь, включающая взаимный poci решеток и потока ЛИ, приводит к формированию дифракционно-связанного динамического петлевого резонатора с пассивной модуляцией кристаллом LiF:fy. Эксперименты выполнены на базе импульсно-периодического ИАГ:Ш-лазера. Представлены результаты по двум характерным схемам пассивной модуляции добротности:

-кристалл LiF.F2 , перекрывая один из пучков, помещали вблизи поворотного зеркала так, что падающий на зеркало и отраженные лучи имели в ПЛЗ некоторую область взаимодействия (схема 17, положение 1);

-кристалл LiF:F2 помещали между АЭ в области пересечения двух

внутрирезонаторных пучков (схема 17, положение 2).

Сравнение двух схем лазера, проведенное при энергии импульсов накачки 63,5 Дж каждого АЭ, частоте их следования 30 Гц и использовании кристаллов с начальным Г0 пропусканием 20 и 58 % показало, что в положении 2 достигаются более высокие значения энергии отдельного импульса и пиковой мощности, составляющие 350 мДж и 17,5 МВт при Т0 = 20 %, 202 мДж и 4 МВт при Т0 = 58 %. Установлено, что при размещении кристалла 1ЛР:Р2 с Т0 = 58 % в перекрестии внутрирезонаторных пучков (положение 2) эффективность генерации возрастает на 12 %, а при размещении ПЛЗ в положении 1 падает на 18 % по сравнению с режимом генерации без ПЛЗ. При этом средняя мощность модулированного ЛИ при установке ПЛЗ в положение 2 « достигает 55 Вт.

Анализ пространственных характеристик показал, что по сравнению с режимом генерации без ПЛЗ применение кристалла \Af .F2 по схеме 17 (по- , ложение 2) сопровождается увеличением длины когерентности ЛИ с 10 до 18 м и уменьшением его расходимости с 0,42 до 0,34 мрад, что соответствует параметру качества М2 = 1,16. При этом ширина спектра не превышала З'Ю"3 см-1, а пространственная яркость ЛИ достигала 3,8'1014 Вт/(см2'ср).

Обнаружен и исследован режим самомодуляции (самоМД) добротности в виде цугов гигантских наносекундных импульсов ЛИ в схеме лазера без ПЛЗ. В отличие от пассивной модуляции добротности динамического резонатора в режиме самоМД энергия и мощность импульсов, а также их длительность и период следования в цуге сильно зависят от уровня накачки. При максимальной энергии импульса накачки 63,5 Дж каждого ИАГ:Ыс1-АЭ пиковая мощность отдельного импульса в цуге достигала 91 кВт, а энергия отдельного импульса 16 мДж. Энергия цугов импульсов генерации составила 1,5 Дж, что соответствует средней мощности ЛИ 45 Вт.

Численным моделированием установлено, что режим самоМД в виде цугов гигантских импульсов обусловлен чередующимся процессом записи и с стирания динамического резонатора на топографических решетках усиления самим нарастающим внутрирезонаторным потоком ЛИ. Как показывают расчеты, чем выше исходное усиление АЭ или больше усиление при увели- < чении уровня накачки, тем быстрее развивается генерация, а, следовательно, быстрее записываются и затем стираются голографические решетки. В результате, с увеличением уровня накачки длительность импульсов и период их следования сокращаются. Моделирование режима самоМД для других активных сред (1ТГ:Кс1, ГЛС-22) позволяет заключить, что самоМД свойственна лазерам с самоОВФ на решетках усиления.

Отмечено, что характер генерации может резко измениться при отражении назад даже незначительной части выходного излучения. Слабое по интенсивности, диффузно отраженное ЛИ способно изменять временную

форму отдельного импульса генерации. Импульс приобретает модуляцию, характерную для биения мод Это подтверждает предположение об одночас-тотном характере излучения лазера с открытым выходом, то есть в отсутствие влияния данного отражения Усиление стационарной обратной связи при установке на выходе схемы выходного зеркала с малым отражением приводит к нарушению режима самоМД и развитию режима свободной генерации, ухудшается пространственная структура выходного пучка и может нарушаться процесс самоОВФ

Исследование состояния поляризации ЛИ показало, что оно является л-поляризованным со степенью поляризации более 90 %. Это позволило управлять ориентацией вектора напряженности и выходными параметрами излучения путем вращения фазовой пластинки, которая устанавливалась в И С. Модифицированный таким образом ИС обеспечил поляризационную развязку между встречными волнами, взаимодействующими в среде АЭ и ПЛЗ. и позволил повысить эффективность генерации лазера с 1,44 до 1,7 %, что превышает эффективность генерации лазера с линейной схемой и ИС (1,45 %). В отдельных случаях применение полуволновой пластины в ИС приводило к увеличению эффективности генерации лазера в 2 раза. Так, при смещении кристалла 1л?'Р2 относительно перекрестья пучков применение фазовой пластины позволило увеличить энергию отдельного импульса с 65 до 170 мДж, а энергию цуга импульсов - с 0,85 до 1,7 Дж.

Для повышения энергетических параметров применялся дополнительный третий АЭ. Наибольшая эффективность генерации, достигающая 2 %, получена в случае применения дополнительного АЭ в качестве однопроходного усилителя. При этом увеличение числа импульсов в цуге указывает на влияние шумового излучения усилителя на процесс развития генерации в петлевом резонаторе При энергии накачки 63,5 Дж на каждый АЭ энергия нуга достигала 3,79 Дж, а средняя мощность модулированного излучения -120 Вт. Параметр качества излучения увеличился только до М2= 1,6

В пятой главе предложен новый способ фазовой синхронизации Ш-лазеров на пропускающих голографических решетках усиления, записываемых самими пучками при ЧВВ в среде общего АЭ Показана принципиальная возможность получения самосфазированного режима генерации. Рассмотрены схемы соединенных параллельно петлевых самоОВФ-лазеров с дифракционной связью.

Численным моделированием в рамках голографической теории связанных волн проведен сравнительный анализ дифракционной эффективности пропускающих и отражающих решеток насыщения усиления при ЧВВ в АЭ Показано преобладание пропускающих решеток усиления в активной среде лазера, что обусловлено в С раз (<3 - усиление АЭ) большей дифракционной эффективностью по сравнению с отражающими решетками. Отличительной

особенностью ОВФ на пропускающих решетках является то, что дифракционная эффективность обращения может превышав единицу при достаточном усилении АЭ.

Это составляет основу способа фазирования, заключающегося в том, что доминирующая роль пропускающих решеток еще более возрастает в присутствии двух мощных волн накачки с амплитудами А, и Аг, селективно записывающих одну из пропускающих решеток, а две другие относительно слабые волны с амплитудами Л31 и А32 обращаются на этой решетке, при этом записывая и собственную решетку В результате ЧВВ образуются четыре волны - /(33 и А34, прошедшие голографическую решетку, A4i и А42, отраженные от нее. Если вступающие в ЧВВ волны принадлежат двум каналам з генерации, то рассеянное на голограмме излучение обладает фазовой синхронизацией.

Получено условие для разности фаз интерферирующих волн при ЧВВ, представляющее, по-существу, основное условие фазирования

фз = Ф и -фн = ехр(- ?/т ¡Va )cos{k де г - Аф), (3)

sat

где а0 - коэффициент усиления АЭ; (JT и Usat - суммарная энергия поля и энергия насыщения, а также для результирующего излучения в каждом канале

/ = /30 ехр(2а£) [) + sh(26i)cos Аф], (4)

где АФ = ф31 - фз2 - ©-. - разность фаз между фазируемыми пучками и основной решеткой. Зависимость (4) указывает на то, что для синфазного сложения пучков в каналах генерации решегка обращаемых пучков (/)31, Л32) должна быть сдвинута по фазе на п (АФ = ±тг) по отношению к основной решетке (Ai,A2).

Определен интервал энергии (UiJUM = (4-7)-10"2) волн накачки и фа- «

зируемых волн (iy3/f7sat < 10 3), обеспечивающий их фазовую синхронизацию и дифракционную эффективность ОВФ r| > 1. Проанализировано влияние амплитудно-временного рассогласования между волнами в генерационных <

каналах на процесс ЧВВ-фазирования. Показано, что временной сдвиг Дт, импульсов в фазируемых каналах генерации оказывает влияние на дифракционную эффективность ЧВВ только при Дт, /т, > 0,1 (т, - длительность импульса) и приводит к снижению дифракционной эффективности г| в 3-4 раза вследствие возрастающего различия мгновенных амплитуд волн, вступающих в ЧВВ, и уменьшения контраста интерференционного поля из-за изменения разности фаз фз согласно формуле (3).

Для характеристики фазовой синхронизации лазеров введен критерий точности фазировки Ф:

Ф = U** ■ С /(^OUU С + ) = F f ■ cos Лф , (5)

где F - частотный критерий, описывающий соотношение энергетического вклада волн с различными частотами в результирующее излучение; /- амплитудный критерий, описывающий степень перекрытия импульсов генерации каждого канала; Аср - фазовый сдвиг складываемых волн; £/out, - выходная энергия парциальных каналов генерации (г = 1,2); Тот - пропускание выходного зеркала Функции Ф, F и/нормированы к единице

Численным моделированием режимов генерации двухканальных ОВФ-лазеров установлено, что функция F может отличаться от единицы только при различии усиления в каналах лазера Да<10"шсм не превышающей погрешность вычислений. Это указывает на полную частотную самосинхронизацию излучения в предложенных схемах построения лазерной системы практически во всем реальном диапазоне изменения Да. Большее влияние расстройка усиления Да оказывает на функцию / амплитудной синхронизации Расчет показал, что в схеме с тремя АЭ величина расстройки усиления каналов по уровню 0,5 от максимума функции/равна Да05 = 0,01 см что свидетельствует о необходимости точной подстройки усиления в каналах генерации Данный недостаток устранен в оптимизированной схеме с пятью АЭ, где требование точной подстройки усиления снимается благодаря тому, что эффективный дифракционный обмен излучением между каналами происходит до их выхода на генерацию.

Обнаружено, что на голографических решетках возможна компенсация сдвига фаз Дф складываемых волн, возникающая из-за разности длин каналов лазерной системы Поскольку дифракционная эффективность пропускающих решеток r| > 1, то такая компенсация может осуществляться за счет ее снижения в элементе голографической связи. Численное моделирование режимов генерации при различии длин каналов генерации показало, что процесс голографической самоподстройки фазы в элементе межканальной связи позволяет снизить необходимую точность подстройки длин каналов до 7J10, что на практике осуществляется путем изменения угла схождения пучков в петле обратной связи ОВФ-генератора.

Эксперименты проведены на базе ИАГ'Ш-лазера при частоте импульсов накачки 5 Гц. В схеме лазера с тремя АЭ получены импульсы одночас-тотного сфазированного излучения с энергией 210 мДж и пиковой мощностью ~ 10 МВт при точности фазировки Ф = 0,67 Показано, что невысокое значение Ф может быть следствием малого относительного сдвига во времени выходных импульсов каждого канала, изменяющегося от импульса к импульсу накачки. Это может быть обусловлено отставанием роста дифракционной эффективности i олограмм в АЭ межканальной связи от ее роста в АЭ.

образующих петлевые генераторы из-за ослабления невзаимным элементом волн записи, идущих в АЭ межканальной связи

В оптимизированной схеме лазера с пятью АЭ волны записи в АЭ межканальной связи на линейном этапе развития генерации сильнее, чем в других АЭ. Поэтому видность интерференции излучений каналов выросла с 0,56 до 0,89 и не зависела от изменения уровня накачки в каналах генерации. При этом на выходе получены импульсы сфазированного одномодового излучения с энергией 370 мДж, и пиковой мощностью 14,8 МВт, что в 3,4 раза больше пиковой мощности каждого из двух каналов генерации в отдельности. Это согласуется с расчетными значениями (погрешность < 16 %) при учете экспериментального значения видности интерференции 0,89. Точность фазировки составила Ф = 0,87

В шестой главе изложены некоторые наиболее яркие возможности применения одномодовых Ж-лазеров с ПЛЗ на кристалле 1лР:^~.

Развиты новые принципы обработки материалов комбинированным ЛИ, где основную функцию выполняет одномодовый Ш-лазер с ПЛЗ на кристалле На примере лазерной резки и сварки показана возможность с помощью комбинированного ЛИ значительно усовершенствовать лазерные технологии: в 2 раза снизить энергетический порог, в 2-4 раза увеличить глубину и в 40 раз увеличить скорость обработки. При этом не требуется нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой поверхности. При резке сталей предложенный метод обработки позволяет исключить применение рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом.

На основе анализа результатов математического моделирования выделена наиболее существенная особенность резки комбинированным ЛИ. Она состоит в том, что источник ЛИ обладает одновременно высокой пиковой мощностью (до 1 МВт) и высокой средней мощностью (до 1 кВт). Кроме того, в нем по-новому распределены функции между парциальными лазерами. Создание канала разделения материала с образованием на его стенках тонкого слоя расплава, повышающего поглощение ЛИ, и удаление расплавленного металла из каверны выполняет основной ИАГ:Ш-лазер с ПЛЗ на кристалле ПР:/*?-. Вспомогательный С02-лазер поддерживает температуру расплава в каверне на стабильном уровне и совместно с ИАГ:М-лазером равномерно продвигает фронт плавления вглубь металла. Такое перераспределение функций лазеров сдвигает обработку материала из традиционного режима плавления в режим его испарения, что повышает эффективность и экономичность лазерной технологии.

Исследование механизма воздействия комбинированного ЛИ на материал при лазерной резке позволило создать новый способ лазерной сварки алюминиевых сплавов. В данном способе один из двух Ш-лазеров непо-

средственно во время сварки короткими (наносекундными) высокоинтенсивными импульсами модулированного ЛИ удаляет окисную пленку с поверхностей свариваемых деталей и вдоль их границы раздела (стыка), создавая при этом затравочную ванну расплава. Другой Nd-лазер импульсами свободной генерации выполняет саму сварку в подготовленной зоне. В отличие от известных методов удаление поверхностного слоя осуществляется непосредственно во время развития генерации плавящего импульса, цугами импульсов излучения лазера с ПЛЗ, накладываемыми на передний фронт импульса свободной генерации другого лазера. Количество и мощность на-носекундных импульсов выбирается так, чтобы окисный слой удалялся полностью. Поэтому применение комбинированного ЛИ позволяет не только удалить поверхностный окисный слой, но и предотвратить его повторное образование в зоне сварки.

На примере сварки алюминиевых сплавов ЛмГб, Д16Т и В95Т толщиной 2 мм, наряду с увеличением глубины обработки, показано снижение объема микродефектов: в 1,5-2 раза пористости (с 0,7-0,9 до 0,4-0,5 %) и общего объема пор в шве на порядок (с 1,36 10~8 до 6,20-10"9). При этом преобладают поры, диаметр которых примерно в 1,5 раза ниже (1 и 1,5 нм соответственно).

Предложен и исследован способ прошивки глубоких прецизионных отверстий малого диаметра (отношение глубины к диаметру более 100) с помощью одномодового самоОВФ-лазера с ПЛЗ на кристалле LiF.F2~, заключающийся в постепенном, по мере заглубления отверстия, увеличении интенсивности ЛИ плавным изменением режима модуляции излучения путем уменьшения начального пропускания градиентно окрашенного кристалла \JîY\F{ Осуществлена прошивка отверстий диаметром 15-200 мкм в различных материалах: металлах, сплавах и керамике. На примере твердого сплава Т15К6 толщиной 2 мм показана возможность получения отверстий правильной формы диаметром 15 мкм. В образце из керамики АЬ03 толщиной 27 мм получены сквозные глубокие отверстия диаметром на входе 150 мкм и конусностью менее 1:300. В быстрорежущей стали Р18 получены качественные сквозные отверстия диаметром около 100 мкм, 1лубиной 20 мм и конусностью менее 1:500.

Экспериментально и численным моделированием показана возможность получения ВКР-излучения с большой средней мощностью и энергией по схеме многопроходного ВКР-преобразования с внешней накачкой нелинейного кристалла Nd-лазерами с самоОВФ Реализовано ВКР-излучение со средней мощностью до 5 Вт (к = 1,197 мкм) при использовании кристалла нитрата бария Ba(N03)2 и средней мощностью до 6 Вт (X ~= 1,18 мкм) при использовании кристалла вольфрамата бария BaW04 и накачке цугами импульсов ИАГ: Nd-лазера с высокой частотой (30 Гц) их повторения. Достиг-

нуга эффективность преобразования 35 %, а также энергия отдельного импульса ВКР излучения 30 мДж при использовании обоих ВКР-кристаллов Реализовано ВКР-излучение с энергией цуга 1,6 Дж и получена эффективность преобразования 26 % при использовании кристалла BaW04 и накачке моноимпульсами ГГГ' Ш-лазера.

Приложения содержат результаты расчета селекции мод с помощью ПЛЗ на кристалле УР^2_ в непрерывном и импулъсно-периодическом ИАГ:Ш-лазерах с линейным резонатором, рассчетного и экспериментального определения силы термооптической линзы в активной среде при непрерывной и импульсно-периодической накачке, расчета линейного неустойчивого резонатора, моделирования воздействия комбинированного ЛИ на ма- « териал с помощью одномерной и двумерной нестационарных моделей. В заключении формулируются основные результаты работы: 1 Предложены и реализованы новые оптические схемы широкоапер-турных твердотельных лазеров на неодимсодержащих активных средах из алюмоиттриевого граната ИАГ:Ш, алюмината иттрия АИ:Ш, гадолиний-галлиевого граната ПТ:Ш неодимового стекла с пассивными затворами на кристаллах ЫР:/^ для получения мощной, высокоэффективной и стабильной генерации одномодового излучения

Обнаружен и исследован режим генерации в виде цугов импульсов с прямоугольной формой огибающей при непрерывной электрической накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами. Установлен механизм появления цугов, заключающийся в наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных потерь одного из резонаторов, осуществляемой пассивным затвором на кристалле 1лТ:7<У*, на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, проявляющуюся при модуляции мощности накачки с глубиной модуляции более 0,1 Полученный режим генерации представляет собой режим низкочастотной разгрузки резонатора задающего генератора лазерной системы с 1 пассивной модуляцией его добротности На основе исследований динамики генерации пугов импульсов предложена лазерная система с управляемыми энергетическими и временными выходными параметрами излучения I

2. Показана высокая эффективность применения концевых отражателей интерференционного типа, на базе интерферометров Фабри-Перо и Саньяка, в импульсно-периодических лазерах с пассивной модуляцией добротности кристаллами УР:/^ как со стационарными, так и динамическими резонаторами. Перспективность применения таких отражателей обусловлена их свойством в результате интерференции создавать опорные волны с близким к плоскому волновым фронтом, повышать качество обращения волнового фронта излучения, обеспечивать эффективность одномодовой генерации 1,5-2 % и ресурс работы ПЛЗ свыше 103 часов, а также осуществлять про-

странственпую спектрально-угловую селекцию лазерного излучения, что позволяет получать цуги импульсов с пиковой мощностью отдельного импульса до 2 МВт при средней мощности выходного излучения более 100 Вт, с параметром качества Мг = 3-8 и пространственной яркостью до 2-1012 Вт/(см 2-ср)

3. Разработан эффективный модулятор добротности резонатора на основе интерферометра Фабри-Перо с переменной базой, сочетающий в себе положительные качества гауссовых зеркал и модуляторов активного и пассивного типа, обеспечивающий эффективность модуляции до 70 % и позволяющий получать при совместной работе с пассивным затвором на кристалле 1лРодномодовое импульсно периодическое излучение с пиковой мощностью отдельного импульса до 0,2 МВт при средней мощности выходного излучения до 50 Вт, с параметром качества М2 = 3-7, длиной когерентности более 0,7 м и пространственной яркостью до 1011 Вт/(см 2-ср).

4. Развиты новые методы создания мощных Ш-лазеров с самообращением волнового фронта на голографических решетках, записываемых самим лазерным излучением непосредственно в активных средах (кристаллах или стеклах) и насыщающемся поглотителе (кристалл 1лТ:^~) в процессе развития генерации, которые по эффективности генерации (2 %) не уступают лазерам со стационарным резонатором. Обнаружен и исследован режим самомодуляции добротности на решетках усиления. Установлен механизм самомодуляции, заключающийся в периодической записи и стирании голограмм усиления в активных элементах лазера на самоОВФ Впервые без применения дополнительных селекторов получено мощное широкоапертур-ное одночастотное излучение в виде цугов наносекундных импульсов с энергией импульса до 400 мДж и пиковой мощностью до 20 МВт при средней мощности более 100 Вт, с параметром качества М2, близким к 1, и расходимостью, близкой к дифракционной, с длиной когерентности более 15 м и пространственной яркостью излучения до 4"1014Вт/(см2'ср).

5. Предложен и экспериментально реализован новый способ фазовой синхронизации М-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих голографических решетках усиления, записанных в общей активной среде, и показана принципиальная возможность получения самосфазированного режима генерации Исследованы соединенные параллельно петлевые двухка-нальные самоОВФ -лазеры с дифракционной связью и показана возможность генерации сфазированного одномодового излучения с пиковой мощностью до 15 МВт и энергией импульса до 400 мДж при точности фазировки каналов генерации до 0,9.

6. Разработаны новые методы обработки материалов комбинированным (ИАГ:М + С02) лазерным излучением, в которых основной составляющей является модулированное излучение N<1-лазера с ПЛЗ на кристалле

ЦР:/^". Практически продемонстрированы возможности усовершенствования лазерных технологий и повышения качества обрабатываемых изделий, позволяющие в 2 раза снижать энергетический порог и в 2 -4 раза увеличивать глубину обработки, а также в 40 раз увеличивать скорость обработки. Предложенные технологии не требуют нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, а также позволяют исключить применение дорогостоящей рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом

7 Предложен и исследован способ прошивки глубоких прецизионных отверстий малого диаметра (отношение глубины к диаметру более 100) с помощью разработанной одномодовой самоОВФ-лазерной системы с пассивным затвором на кристалле 1^1р /г2 , заключающийся в плавном изменении параметров излучения по мере заглубления отверстия путем управления режимом модуляции добротности резонатора. Продемонстрирована возможность получения отверстий диаметром от 15 до 100 мкм глубиной от 2 до 27 мм в различных металлах, сплавах и керамике

8. Исследована возможность получения ВКР-преобразования с большой средней мощностью и энергией по схеме многопроходного ВКР-лазера с внешней накачкой нелинейного кристалла излучением Ш-лазера с само-ОВФ. Впервые экспериментально осуществлена генерация ВКР-излучения со средней мощностью до 5 Вт (на длине волны Х= 1,197 мкм) при использовании кристалла нитрата бария Ва(Ы03)2 и средней мощностью до 6 Вт (Х= 1,18 мкм) при использовании кристалла вольфрамата бария ВаМ^ при накачке цугами импульсов ИАГ: Ш-лазера с высокой частотой (30 Гц) их повторения. Достигнута энергия отдельного импульса ВКР-излучения 30 мДж при использовании обоих ВКР- кристаллов. Впервые получено ВКР-излучение с энергией цуга 1,6 Дж при использовании кристалла BaW04 и накачке ГГГ: Ш-лазером. Показаны перспективы получения ВКР-излучения мощностью 10 Вт и более, а также 2 Дж и более.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Technological Nd-lasers with passive Q-switches based on LiF.F2 ciystals / Kravet? A N., Basiev T.T, Mirov S.B., Fedin A.V // Proceedings of SPIE 1839- 1991- P. 2 11.

2 Модуляция добротности технологического ИАГ'КМ-лазера кристаллами LiF-F{ / Басиев Т.Т., Кравец А Н., Миров С.Б., Федин А.В. // Квантовая электроника,- 1991.-18, № 2 - С 223-225.

3 Технологический HAF:Nd лазер с пассивным затвором на кристалле LiF./y / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б, Федин А.В. // Письма в ЖТФ-1991,- 17, №9-С. 16-22.

4. Трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ:Ш-лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:/^ / Басиев Т Т., Кравец А.Н., Миров С.Б , Федин А В. // Квантовая электроника - 1991.- 18, № 7 - С 822-824.

5. Модуляция добротности ИАГ^сРлазера с линейным трехзеркальным резонатором кристаллами LiF\V{ / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Федин А.В. // Квантовая электроника - 1992 - 19, № 8 - С. 772-773

6. Модуляция добротности технологического ИАГ:Ы<1-лазера кристаллами LiF:/-2 при импульсно-периодической накачке / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Федин А.В // Квантовая электроника.- 1993 - 20, № 6 - С. 594-596.

7. Технологические Nd-лазеры с пассивной модуляцией добротности кристаллами LiF:F2~ / Басиев Т Т.. Кравец А.Н.. Миров С.Б.. Фелин А В. // Препринт № 1. Институт общей физики РАН - М., 1993. - 60 с.

8 Increasing the efficiency of aluminium alloys with a combined laser beam / Kravets A.N., Fedin A V., Shilov I.V. et al // Welding International.- 1998,- 12, №2,-P. 142-146.

9 Технологический ИАГ:Ш-лазер с трехзеркальным резонатором и его применение / Басиев ТТ., Кравец А.Н., Федин А.В , Крайнов А.С. // Квантовая электроника,- 1998.- 25, № 6.- С. 525-528.

10 Федин А.В., Кялбиева С.А., Чащин ЕА Технологический HAI":Nd-лазер с активной модуляцией добротности // Сборник научных трудов КГТА.-Ковров, КГТА, 1998.- С. 50-57.

11. Технологический HAPNd-iaiep с комбинированной модуляцией добротности / Федин А.В., Кялбиева С.А., Чащин Е.А., Бородавин А.В // Сборник научных трудов КГТА. - Ковров, КГТА, 1999. - С. 89-97

12. Федин А.В., Чащин Е.А., Васильев В.В. Интерференционный модулятор одномодового излучения мощных технологических лазеров // ПТЭ- 1999 -№ 1. -С 100- 102.

13. Passive Q-Switching of a Self-Pumped Phase-Conjugate Nd:YAG Loop Resonator / Fedin A.V , Gavrilov A V , Basiev T.T et al // Laser Physics.- 9, № 21999 - Р 433—436.

14 Одномодовый ИАГ:Ж-лазер с самонакачивиющимся фазово-сопряженным петлевым резонатором / Басиев ТТ . Федин А В , Гаврилов А.В и др // Квантовая электроника- 27, № 2 - 1999 - С. 145-148

15. Design and application of a single-mode Nd:YAG laser with self-pumped phase conjugation in laser crystals and saturable absorber / Antipov O.L., Fedin A V , Basiev T T. et al // Proceedings of SPIE.- 1999 - 3688 - P. 13-17.

16. Bolshakov M.V., Fedin A.V., Kyalbieva S A. Q-switching of a Nd:YAG laser with optically coupled cavities // Proceedings of SPIE - 1999- 3688,- P. 18-23

17. Effect of C02 laser radiation pulling into a narrow channel in metal processing by combined laser radiation / Fedin A.V., Shilov I.V., Krainov A.S., Malov D.V // Proceedings of SPIE.- 1999.- 3688,-P. 185-190.

18. Powerful Single-mode Nd Laser with Self-Phase-Conjugation / Fedin A.V., Gavrilov A.V., Basiev T.T., Smetanin S.N. // Proceedings of the International Conference on Lasers'98. STS Press, McLean, VA, 1999 - P. 1044-1047.

19. Generation Dynamics of Solid-State Laser with the Coupled Cavities / Basiev 'Г.Т., Fedin A.V , Kyalbieva S. A. et al // Proceedings of the International Conference on Lascrs'98. STS Press, McLean, VA, 1999,- P 1064 1068.

20. The Technological Nd:YAG Laser with Combination Q-Switching / Fedin A V., Kyalbieva S.A., Chaschin E.A., Borodavin A.V. // Proceedings of the International Conference on Lasers'98. STS Press, McLean, VA, 1999 - P. 1069-1073.

21. Small Diameter Deep Hole Drilling by Single-Mode Nd:YAG Laser with Scanning Passive Q-Switch / Basiev T.T., Fedin A V , Gavrilov A.V. et al // Proceedings of the International Conference on Lasers'98 STS Press, McLean, VA, 1999-P. 1060-1063.

22. Energy Saving Laser Technologies for Materials Processing / Fedin A V., Shilov I.V., Malov D.V., Peskov V.N., Vassiljev V V. // Proceedings of the International Conference on Lasers'98. STS Press, McLean, VA, 1999,- P. 203 -210.

23. Одномодовый ИАГ:М-лазер с самообращением волнового фронта и его применение / Басиев Т.Т, Федин А.В., Гаврилов А.В., Сметанин С.Н. // Известия РАН. Сер. физ.- 9, № 10,- 1999. - С. 1909-1913.

24. Динамика генерации ИАГ:Ш-лазера со связанными резонаторами в режиме пассивной модуляции добротности / Басиев Т Т , Федин А.В., Большаков М.В. и др.//Известия РАН Сер. физ.-9, X? 10.- 1999,- С. 1914-1919

25. Эффект затягивания излучения COj-лазера в узкий канал при обработке металлов комбинированным лазерным излучением / Федин А.В., Шилов И В., Край-нов А.С., Малов Д.В. // Известия РАН. Сер. физ 9, № 10,- 1999. - С. 2055-2060

26. Федин А.В., Рулев А.В , Басиев Т.Т. Лазер на Nd-стекле с динамическим резонатором и пассивной модуляцией добротности // Письма в ЖТФ. 26, № 132000. С. 79-85.

27. High-effective laser hole drilling in metals and alloys / Basiev T.T., Fedin A. V., Gavrilov A V et al // Proceedings of SPIE.- 3888.- 2000.- P. 685-688

28. Economic technology of laser cutting / Fedin A.V., Shilov I.V., Va-siliev V.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888,- 2000.- P. 689-698.

29. Single-mode technological Nd:YAG laser with combined Q-switching / Fedin A.V., Kyalbiyeva S.A , Chashchin Y.A et al // Proceedings of SPIE. - 3888,2000,- P. 767-772.

30. 100-W-average-power Nd:YAG laser with adaptive cavity formed by self-induced population gratings / Fedin A.V., Gavrilov A V., Smetanin S.N. et al // Proceedings of SPIE.- 3888,- 2000,- P. 651-660.

31 Single-mode Nd lasers with adaptive cavity and self-phase-conjugation / Basiev Г I , Fedin A. V., Gavrilov A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888.- 2000 - P. 676-680.

32. Powerful Neodymium Lasers with the Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A V., Ruliov A.V., Smetanin S.N., Kyalbieva S.A. // Proceedings of SPIE. - 4353. - 2000 -P. 214-220.

33 Laser systems with passive Q-switching for precision technology / Basiev T.T., Fedin A.V., Chaschin Y.A Shilov 11. // Proceedings of SPIF - 4157 - 2000,- P 289-295.

34. Лазерные системы с пассивной модуляцией добротности для прецизионных технологий / Басиев Т.Т., Федин А.В., Чащин Е.А., Шилов И.И. // Известия РАН. Сер. физ.- 65, №6. 2001. - С. 914- 919

35. Митрофанов А.А.. Чащин Е.А., Федин А.В Использование комбинированного импульсного лазерного излучения для повышения стойкости режущего инструмента // Известия РАН Сер. физ - 65, № 6.- 2001,- С. 960-963

36 Efficient Nd:GGC> Laser with Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T, Fedin A V , Osiko V.V., Ruliov A.V. // Laser Physics.- 11. - № 6. 2001 P. 807-809.

37. ИАГ:Ш-лазер с интерферометром Саньяка и пассивным затвором на кристалле LiF:/V I Басиев Т.Т., Федин А.В., Гаврилов А.В. и др. // Доклады РАН,-376, №5.-2001,-С 1-6.

38. Fedin A.V., Chaschin Ye.A. Welding of aluminium alloys by combined radiation // Proceedings of SPIE.- 4644,- 2002,- P. 105-108.

39. Perspective Nd:GGG laser with phase conjugation in active medium / Basiev T.T., Fedin A v., Rulev A.V., Chaschin Уе.А // Proceedings of SPIE.- 4644,- 2002 - P. 293-2%.

40. Self-Q-switching at phase conjugation in active media / Fedin A.V., Kyalbieva S.A., Gavrilov A.V., Smetanin S N //Proceedings of SPIE -4644,-2002,-P. 312-318.

41. Перспективный ГТТ Nd-лазер с ОВФ в активной среде / Басиев Т.Т, Федин А В., Рулев А.В., Чащин Е.А // Известия РАН. Сер. физ.- 66, № 8.- 2002.- С. 1177-1179.

42. Федин А В., Чащин Е.А. Сварка алюминиевых сплавов комбинированным излучением // Известия РАН. Сер. физ.- 66, № 7,- 2002. - С. 973-975.

43. On the Influence of Reflective Gain Holograms on the Dynamics of Lasing in a Loop Laser Cavity / Basiev T T, Fedin A.V., Osiko V V. et al // Laser Physics - 13, № 6,- 2003,- P. 903-908.

44. SRS Transformation of the Radiation of a Self-Pumped Phase-Conjugate Laser / Basiev T.T., Fedin A V., Gavrilov A.V. et al // Laser Physics - 13, № 7.- 2003.-P. 1013-1016.

45. Фазовая синхронизация оптически связанных лазеров на решетках усиления в активной среде / Басиев Т.Т., Гаврилов А.В., Осико В.В., Сметания С.Н., Федин А.В. // Квантовая электроника. 33, № 8,- 2003,- С. 659-670.

46 High-Energy BaW04 Raman Laser Pumped by a Self-Phase-Conjugate Nd:GGG Laser / Basiev T.T., Danileiko Yu.K., Doroshenko M.E., Fedin A V. et al // Laser Physics - 14, № 7 - 2004,- P. 917-921.

2006-4 625

47. ВКР-преобразование излучения с высокой средней мощностью в кристалле BaW04 / Басиев Т.Т., Гаврилов A.B., Осико В.В., Сметанин С.Н., Федин A.B. // Квантовая электроника - 34, № 7 - 2004.- С. 649-651.

48. A.C. № 331451 СССР МКИ В 23 К 26/00. Лазерное устройство для обработки твердых тел / Кравец А.Н., Компанец И.Н., Федин A.B.

49. Патент РФ № 1799526 СССР МКИ Н 01 S 3/11. Лазерное генераторно-усилительное устройство / Басиев Т.Т., Кравец А Н., Миров С.Б., Федин A.B.

50. Патент РФ № 2046481 МКИ Н 01 S 3/11 Лазерное генераторно-усилительное устройство / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Осико В.В., Федин A.B.

51. Патент РФ № 2038666 МКИ Н 01 S 3/11. Лазерное генерационное устройство одномодового излучения / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Федин А В.

52. Свидетельство РФ № 4092 на полезную модель В 23 К 26/00. Лазерное устройство маломодового излучения для термической обработки материалов / Кравец А.Н., Федин A.B., Крайнов A.C., Родин В.Ю.

53. Свидетельство РФ № 4183 на полезную модель Н 01 S 3/00. Устройство для измерения пучка лазерного излучения / Кравец А Н , Федин А В, Крайнов А С

54 Патент РФ № 2106732 МКИ Н 01 S 3/11 Лазерное генерационное устройство одномодового излучения / Басиев Т.Т., Федин A.B., Васильев В.В и др.

55. Патент РФ № 2164724 МКИ Н 01 S 3/11. Лазер / Федин A.B., Кялбиева С.А., Мальцев В.В., Чащин Е.А.

56. Патент РФ № 2157035 МКИ Н 01 S 3/11. Лазерная система одномодового излучения с динамическим резонатором < Антипов О.Л., Басиев Т.Т., Гаврилов A.B., Кужелев A.C., Сметанин С.Н., Федин A.B.

57 Патент РФ № 2192341 МКИ Н 01 S 3/11. Способ прошивки прецизионных отверстий лазерным излучением / Басиев Т.Т., Гаврилов A.B., Осико В.В., Прохоров A.M., Сметанин С.Н., Федин A.B.

58. Патент РФ № 2186667 МКИ 7 В 23 К 26/20. Способ лазерной сварки металлов и сплавов / Басиев Т.Т., Чащин Е.А., Шилов И.В., Федин A.B.

Изд. лиц. № 020354 от 05.06.97 г.

Подписано в печать 30.09.2004 г. Формат 60x84/16. Бумага писчая Xsl. Гарнитура «Тайме». Печать офсетная Усл. печ. л. 2,25. Уч. изд. л. 2,27. Тираж 100 экз. Заказ 4В4-

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА

ПАССИВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ДОБРОТНОСТИ НЕПРЕРЫВНЫХ ИАГ:Ш-ЛАЗЕРОВ С ЛИНЕЙНЫМ РЕЗОНАТОРОМ

1.1. Оптимизация оптической схемы лазера с пассивным затвором

1.2. Оптимизация режимов генерации.

1.3. Лазеры с линейными трехзеркальными резонаторами и модуляцией добротности кристаллами

1.4. Динамика генерации лазера с оптически связанными резонаторами при пассивной модуляции добротности.

1.5. ИАГ:Ыс1-лазерная система с управляемыми параметрами выходного излучения.

Выводы к главе

ГЛАВА 2 ПАССИВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ДОБРОТНОСТИ ИМПУЛЬСНО-ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИАГ :Ж-ЛАЗЕРОВ % С ЛИНЕЙНЫМ РЕЗОНАТОРОМ

2.1. Оптимизация оптической схемы лазера с ПЛЗ на кристалле Е1Р:/

2.2. Оптимизация лазера по энергетическим параметрам.

2.3. Импульсно-периодический лазер с линейным четырехзеркальным резонатором.

2.4. Лазеры с интерферометром Саньяка и пассивным затвором на кристалле ГлЕ:/^ 2.5. Мощный лазер с оптически связанным резонатором и интерферометром Саньяка.

Выводы к главе

ГЛАВА

КОМБИНИРОВАННАЯ АКТИВНО-ПАССИВНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ДОБРОТНОСТИ ИАГ:Ш-ЛАЗЕРОВ С ЛИНЕЙНЫМ РЕЗОНАТОРОМ

3.1. Модулятор одномодового излучения на базе интерферометра Фабри-Перо.

3.2. Модуляция ИАР.Ш-лазера с помощью МИФН.

3.2. Комбинированная модуляция ИАГ:Ыс1-лазера.

Выводы к главе

ГЛАВА

ОДНОМОДОВЫЕ Ш- ЛАЗЕРЫ С САМООБРАЩЕНИЕМ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ИЗЛУЧЕНИЯ

4.1. Обращение волнового фронта излучения в усиливающей среде и фототропном кристалле.

4.2. Одномодовые Ш-лазеры с самонакачивающимся ОВФ-зеркалом

4.3. Одномодовый №-лазер с самонакачивающимся фазово-солряжен-ным петлевым резонатором.

4.4. Самомодуляция добротности на решетках усиления ИАГ:Ыс1-лазера с динамическим петлевым резонатором.

4.5. Мощный ИАГ^ё-лазер с пространственно—поляризационной развязкой встречных волн.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА

Ш-ЛАЗЕРЫ С ФАЗОВОЙ СИНХРОНИЗАЦИЕЙ НА РЕШЕТКАХ УСИЛЕНИЯ В АКТИВНОЙ СРЕДЕ

5.1. Лазерные системы с фазированием параллельных каналов генера

5.2. Влияние пропускающих и отражающих голограмм усиления на развитие генерации в петлевых лазерных резонаторах

5.3. Фазовая синхронизация излучения на пропускающих решетках усиления.

5.4. Лазерные системы с фазовой синхронизацией на пропускающих решетках усиления в активной среде.

Выводы к главе

ГЛАВА

ПРИМЕНЕНИЕ Ш-ЛАЗЕРОВ С ПАССИВНЫМИ ЗАТВОРАМИ

НА КРИСТАЛЛАХ

6.1. Метод обработки комбинированным лазерным излучением. ф 6.2. Лазерная резка комбинированным излучением.

6.3. Лазерная сварка комбинированным излучением.

6.4. Лазерная прошивка калиброванных отверстий.

6.5. ВКР-преобразование излучения лазера с самоОВФ.

Выводы к главе 6.

Значительный прогресс в развитии физики и техники мощных лазеров, а также физики взаимодействия лазерного излучения с веществом, достигнутый за последние 15-20 лет, определил появление новых областей науки, техники и технологии. Уникальные характеристики лазеров по монохроматичности, пространственной и спектральной яркости, а также концентрации световой энергии открыли широкие возможности в нелинейной оптике, лазерной спектроскопии, военной технике, лазерной технологии и других направлениях. Дальнейшее их развитие требует создания более эффективных и мощных лазерных систем. В связи с этим в последнее время повышенный интерес проявляется к твердотельным лазерам на неодимсодержащих средах [1,2]. Хотя коэффициент полезного действия Ыс1-лазеров существенно ниже, чем у ССЬ лазеров, они стабильнее. дешевле и проще в эксплуатации. Твердотельные лазеры отличаются компактностью, легко автоматизируются и могут быть встроены практически в любой технологический процесс. Лазерные установки, созданные на их основе, обладают большой мобильностью, которая может быть значительно повышена путем замены ламповой накачки на полупроводниковую.

Однако целый ряд нерешенных научных и технических проблем мешает активному использованию твердотельных лазеров. Одной из наиболее важных проблем лазерной физики, которая возникла уже в первые годы создания и развития мощных лазеров, является улучшение структуры излучения. Последние достижения в разработке лазеров, по существу, привели лишь к увеличению средней мощности и энергии импульса генерируемого излучения, превышая теперь киловапный уровень при непрерывной накачке и килоджоульный уровень при импульсной накачке. Однако качество излучения современных мощных лазеров остается низким. Возрастающие оптические искажения в лазерных кристаллах пол действием накачки снижаю! качество выходного излучения лазера с увеличением средней мощности и энергии генерации. Многомодовый характер генерации мощных лазеров приводит к локальной хаотической неравномерности интенсивности излучения по поперечному сечению излучения, достигающей десятикратной величины. Значительная расходимость многомо-дового излучения существенно ограничивает его пространственную яркость, а, следовательно, снижает потенциальные возможности применения лазеров.

Поэтом) разработка и исследование мощных твердотельных лазеров од-номодового излучения с малой расходимостью, высокой пространственной яркостью и гауссовым профилем распределения интенсивности представляется весьма актуальной для научных и практических целей. Интерес к одномодовым твердотельным лазерам еще более повышается, благодаря значительному прогрессу, достигнутому в технологии узкополосной диодной накачки активных лазерных сред [3]. Вместе с тем, с помощью одномодовых пучков в режиме свободной генерации не всегда удается достичь необходимой интенсивности излучения вследствие потерь при селекции мод. Поэтому большой круг практических задач требует применения мощного одномодового модулированного излучения.

Анализ показывает, что одним из наиболее эффективных лазерных затворов для Ж-лазеров являются пассивные лазерные затворы (ПЛЗ) на основе кристаллов ЫБ, содержащих /V центры окраски (ЦО). Как и активные модуляторы лазерного излучения, кристаллы \AT\F2 позволяют получать импульсы наносекундного диапазона длительности. Вместе с тем, наряду с меньшей стоимостью, указанные пассивные затворы обладают более высокой эффективностью модуляции (до 90 %), способностью осуществлять селекцию как поперечных, так и продольных мод, формировать диаграмму направленности излучения. От ПЛЗ на основе полимерных красителей, а также других щелочно-га-лоидных кристаллов с центрами окраски, затворы из ЫР:/^ выгодно отличают лучшие теплофизические свойства, малая гигроскопичность кристалла, высокая термическая и оптическая стойкость Г2 ЦО, значительный ресурс и возможность высокоэффективной работы при комнатной температуре как в импульс-но-периодических, так и непрерывных лазерах.

Однако большие потенциальные возможности, которыми обладают лазеры с ПЛЗ, еще не использованы в полной мере. В основном это обусловлено тем, что для многих приложений, в частности, для лазерной технологии обработки материалов, необходимы одновременно высокая пиковая мощность отдельного импульса и высокая средняя мощность излучения или энергия цуга импульсов. Трудность решения такой задачи заключается в том, что требуемые энергетические параметры для осуществления большинства процессов с применением лазерного излучения соизмеримы, или превосходят предел стойкости ПЛЗ. В результате усложняется схемное решение и уменьшается надежность лазеров. В связи с этим поиск оптимальной архитектуры резонатора для создания надежных лазеров с мощным импульсно-периодическим одномодовым излучением представляется весьма актуальной задачей для научных и практических целей.

К сожалению, именно в мощных твердотельных лазерах неравномерное температурное поле кристалла и соответствующее поле термонапряжений, возникающие под действием источника накачки, обуславливают анизотропию показателя преломления, неоднородное двулучепреломление по сечению активного элемента и другие нелинейные явления и, тем самым, вызывают наибольшие искажения волнового фронта выходного одномодового излучения, существенно снижая его качество. Вследствие этого, уменьшается пространственная яркость излучения и затрудняется его транспортировка в зону воздействия.

Как показывают наши исследования, задача улучшения качества одномодового излучения твердотельных лазеров с мощной ламповой накачкой может быть уже частично решена при одновременном использовании линейных резонаторов специальной конструкции и пассивной модуляции добротности [4-9]. Ото позволило нам использовать такие лазеры для разработки новых приложений, таких как технология лазерной резки без использования кислорода в качестве рабочей среды, лазерной очистки поверхности. Совершенствование методов воздействия лазерного излучения, расширение числа доступных приложений поставило задачу дальнейшего повышения качества излучения без снижения его энергетических характеристик.

Решение указанной задачи с помощью стационарных лазерных резонаторов затруднено вследствие сложности компенсации динамических аберраций волнового фронта излучения при значительном превышении уровня накачки над пороговым значением. Хотя большие потенциальные возможности имеет адаптивная оптика [10,11], она практически непригодна для компенсации фазовых искажений излучения высокоэнергетичных импульсных лазеров из-за относительно низкого быстродействия. Кроме того, адаптивная оптика пока слишком сложная и дорогостоящая техника для широкого применения в мощных лазерных установках.

Одним из наиболее многообещающих методов является нелинейно-оптическая динамическая коррекция фазы излучения, которая основана на эффекте обращения волнового фронта (ОВФ) при нелинейном смешении волн. Такие нелинейные динамические корректоры привлекательны из-за их компактности, быстродействия и низкой стоимости. В связи с этим особый интерес представляют динамические адаптивные системы с ОВФ-зеркалами, к числу которых относится петлевая схема генератора с самонакачивающимся ОВФ-зеркалом, создаваемом в результате четырехволнового взаимодействия (ЧВВ) лазерных пучков [12]. Подобные схемы компенсации искажений излучения не требуют применения в резонаторе дополнительных нелинейных элементов, поскольку ОВФ может осуществляться непосредственно в активной среде лазера. Важным достоинством этой схемы по сравнению с достаточно хорошо изученными схемами ОВФ при вынужденном рассеянии в жидких и газообразных средах [1315] является низкий порог самообращения (самоОВФ), обеспечивающий наименьшие лучевые нагрузки на оптические элементы. Высокие коэффициенты отражения самонакачивающихся ОВФ-зеркал обуславливают широкие возможности их применения для создания мощных генераторов с дифракционным качеством излучения.

До настоящего времени одномодовый режим генерации и дифракционно-ограниченное качество пучка в ЧВВ-генераторах обеспечивалось путем использования жестких диафрагм, что снижает КПД лазера и, соответственно, энергетические параметры выходного излучения [16]. Поэтому большое значение имеет создание широкоапертурных самоОВФ-лазеров с высоким КПД и дифракционным качеством пучка излучения. Один из путей решения указанной задачи заключается в повышении эффективности ОВФ за счет одновременного увеличения видности голографических решеток, возбуждаемых в активной среде, сужения спектра излучения и формирования плоского волнового фронта опорных волн, вступающих в ЧВВ. Для этого могут быть использованы уникальные свойства резонансного поглотителя на кристалле 1лР:Р2~ одновременно выполнять функции как ПЛЗ и мягкой аподизирующей диафрагмы, так и дополнительного ОВФ-зеркала, а также свойства интерферометра Саньяка (ИС) осуществлять мягкую полноапертурную пространственно-угловую селекцию излучения для создания опорных волн с фронтом, близким к плоскому. В связи с этим создание и исследование самоОВФ-лазеров с затворами на кристаллах 1лР:Р2~ и концевым отражателем, построенным по интерференционной схеме, представляется актуальным как с научной точки зрения, так с целью определения возможностей таких лазеров для решения различных практических задач.

Научная проблема. В ходе выполнения работы решалась крупная научная проблема, состоящая в получении модулированного лазерного излучения, обладающего одновременно высокой пиковой мощностью отдельного импульса и высокой средней мощностью, малой расходимостью, большой длиной когерентности и пространственной яркостью. Решение указанной проблемы проводилось по трем взаимосвязанным направлениям: разработка и оптимизация оптических схем лазеров, исследование режимов генерации и оптимизация энергетических, временных и пространственных параметров лазерного излучения, а также исследование возможностей их применения в лазерной технике и технологии.

Цель работы. Основной целью работы являлась разработка научно обоснованных методов создания мощных лазеров на неодимсодержащих активных средах с пассивной модуляцией добротности, исследование режимов их генерации и возможностей применения в лазерной технике и технологии.

- 10В процессе достижения поставленной цели решались следующие основные задачи:

- анализ возможных подходов к получению лазерного излучения одновременно с высокой пиковой мощностью отдельного импульса и высокой средней мощностью, малой расходимостью, большой длиной когерентности и пространственной яркостью;

- разработка способов построения высокоэффективных оптических схем КМ-лазеров со стационарными и динамическими резонаторами, обеспечивающих получение лазерного излучения с указанными характеристиками;

- разработка перспективных методов управления параметрами генерации ф Кс1-лазеров с помощью ПЛЗ на основе кристаллов \AY\F2 для создания эффективных лазерных систем;

- численное моделирование и экспериментальные исследования режимов генерации Ыс1-лазеров с ПЛЗ и поиск путей повышения их эффективности;

- разработки новых лазерных технологий на основе исследования возможностей практического применения Ш-лазеров с ПЛЗ.

Основная часть работы выполнена в Научном центре лазерных материалов и технологий ИОФ РАН и на кафедре «Лазерная физика и технология» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального обра-% зования «Ковровская государственная технологическая академия». В работе использованы кристаллы , изготовленные в Научном центре лазерных материалов и технологий ИОФ РАН.

Научная новизна.

1. Впервые решена проблема создания широкоапертурных лазеров на не-одимсодержащих средах с управлением временной и пространственной структурой излучения с помощью насыщающихся элементов на основе кристаллов ЫР:/^ , обладающих одновременно высокой пиковой мощностью импульсов и высокой средней мощностью импульсно-периодического излучения, значительной длиной когерентности и пространственной яркостью.

2. Обнаружен и исследован режим генерации в виде цугов импульсов при непрерывной накачке лазера с оптически связанными стационарными резона-^ торами. Установлен механизм появления цугов, заключающийся в том, что лазерная система переключается из режима генерации непрерывной последовательности импульсов модулированного излучения в режим низкочастотной разгрузки резонатора задающего генератора при наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных потерь резонатора задающего генератора, осуществляемой ПЛЗ на кристалле \AY\F2, на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, появляющуюся при модуляции мощности накачки, ф 3. Продемонстрирована возможность использования концевых отражателей на базе интерферометров Фабри-Перо (ИФП) и Саньяка в импульсно-периодических лазерах с ПЛЗ на кристаллах Ь1Р:/Г2~ для получения мощного излучения. Экспериментально показано, что применение концевого отражателя интерференционного типа в лазерах со стационарным резонатором обеспечивает высокую эффективность пассивной модуляции, приводит к снижению тепловых и оптических нагрузок на пассивный затвор и повышению ресурса его работы, а также позволяет осуществлять спектрально-угловую селекцию лазерного излучения при размещении ПЛЗ внутри интерферометра. Применение отражателя на базе ИС в лазерах с динамическим резонатором позволяет в результате интерференции создавать опорные волны с близким к плоскому волновым фронтом, улучшать их однородность в области локализации в активной и пассивной среде, а также повышать качество ОВФ.

4. Предложен модулятор добротности резонатора на основе интерферометра Фабри-Перо (МИФП) с переменной базой, сочетающий в себе положительные качества гауссовых зеркал и модуляторов активного и пассивного типа, обеспе-^ чивающий эффективность модуляции, сравнимую с эффективностью ПЛЗ, и позволяющий значительно улучшать пространственно-энергетические характеристики излучения при совместной модуляции с ПЛЗ на кристалле :Р2~ непрерывного ИАГ:Ж-лазера.

5. Предложен метод создания мощных Ыс1-лазеров с ПЛЗ на кристалле ЫР:/^" и самоОВФ на голографических решетках, позволяющий получать ши-рокоапертурное одночастотное излучение в виде цугов наносекундных импульсов с энергетическими и пространственными параметрами, на 1-2 порядка превышающими параметры лазеров со стационарным резонатором. Обнаружено существенное увеличение эффективности генерации при установке ПЛЗ на кристалле ЫР:/7^" в пересечении внутрирезонаторных пучков.

6. Обнаружен и исследован режим самомодуляции добротности на решетках усиления в самоОВФ-лазере, аналогичный пассивной модуляции добротности резонатора. Установлен механизм самомодуляции, заключающийся в периодической записи и стирании голограмм усиления в активной среде лазера.

7. Предложен и реализован способ поляризационного управления пространственно-энергетическими параметрами генерации самоОВФ-лазера с помощью размещенной в ИС фазовой пластинки, который обеспечивает оптимальное перераспределение поля внутри самонакачивающегося фазово-сопряженного петлевого резонатора и повышает энергетические параметры излучения.

8. Предложен и экспериментально осуществлен новый способ фазовой синхронизации Ш-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих голографических решетках усиления, записанных в общей активной среде, и показана принципиальная возможность получения самосфазированного режима генерации с высокими энергетическими параметрами при большой точности фазиров-ки каналов генерации.

9. Показана возможность получения ВКР-излучения с большой средней мощностью и энергией по схеме многопроходного ВКР-преобразования с внешней накачкой нелинейного кристалла излучением Ыс1-лазера с ПЛЗ и самоОВФ.

Практическая ценность.

1. Предложены непрерывные генераторно-усилительные лазерные системы со стационарным резонатором и ПЛЗ на кристалле ЫР:^2~, генерирующие од-номодовое излучение со средней мощностью более 100 Вт, и пиковой мощностью отдельного импульса до 0,8 МВт, с шириной спектра менее 5-Ю-2 см и пространственной яркостью импульсов излучения (2-4) Ю10 Вт/(см 2-ср) при эффективности модуляции до 50 %.

2. Разработана и реализована лазерная система с управляемыми энергетическими и временными выходными параметрами излучения на основе исследования механизма генерации цугов импульсов в непрерывном лазере с оптически связанными резонаторами.

3. Предложены импульсно-периодические генераторно-усилительные лазерные системы со стационарным резонатором, концевыми отражателями на базе ИФП и ИС с ПЛЗ на кристаллах Ь1Р:/Г2 , генерирующие одномодовое излучение со средней мощностью более 100 Вт, пиковой мощностью отдельного импульса до 2 МВт, с шириной спектра излучения (1-5)-10-2 см-1, с пространственной яркостью импульсов излучения (1-2) 10 Вт/(см -ср) при эффективности модуляции до 90 %.

4. Разработана компактная непрерывная лазерная система со стационарным оптически связанным резонатором и комбинированной модуляцией добротности, осуществляемой одновременно ПЛЗ и МИФП, позволяющая уменьшить

2 — ] ширину спектра излучения до 0,8-10 см и увеличить пространственную яр

11 2 кость до

10" Вт/(см -ср).

5. Предложен ряд эффективных лазерных систем на неодимсодержащих кристаллах и стеклах с ПЛЗ на кристалле Ы¥:Г2~ и самоОВФ, позволяющих получать одночастотное излучение с пиковой мощностью импульсов до 20 МВт при средней мощности более 100 Вт, с параметром качества М , близким к 1, и расходимостью, близкой к дифракционной, с длиной когерентности более 15 м и пространственной яркостью излучения до 4Т014Вт/(см2'ср).

6. Разработана новая петлевая ИАГ:Ыс1 лазерная система с фазовой синхронизацией двух параллельных каналов генерации и самоОВФ на решетках усиления. Получено сфазированное одномодовое излучение с пиковой мощностью импульса до 15 МВт при точности фазировки каналов генерации до 0,9.

- 147. Разработаны новые технологии резки и сварки комбинированным (HAr:Nd + С02) лазерным излучением, позволяющие в 2 раза снизить энерге-® тический порог, в 2-4 раза увеличить глубину и в 40 раз увеличивать скорость обработки при использовании лазерных систем со стационарным резонатором и ПЛЗ на кристалле LiF \F2. Технологии не требуют нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, а также позволяют исключить применение дорогостоящей рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом.

8. Разработана технология прошивки глубоких прецизионных отверстий малого диаметра (отношение глубины к диаметру более 100) при использова

41 нии одномодового лазера с самоОВФ и ПЛЗ на кристалле LiF\F2. Получены отверстия диаметром от 15 до 200 мкм глубиной от 2 до 27 мм в различных металлах, сплавах и керамике.

9. При использовании одномодового MAHNd лазера с самоОВФ и ПЛЗ на кристалле LiF:F2~ впервые экспериментально осуществлено преобразование в ВКР-излучение со средней мощностью до 6 Вт с эффективностью преобразования 35 % при использовании ВКР-кристаллов нитрата бария Ва(ЫОз)2 и вольфрамата бария BaW04. Впервые получено ВКР-излучение с энергией цуга 1,6 Дж при использовании кристалла BaW04 и накачке ГГГ:Ыс1-лазером.

Реализация и внедрение результатов работы.

1. Разработан и внедрен в производство на предприятии ОАО «Завод им. В.А. Дегтярева» лазерный технологический комплекс комбинированного излучения на основе СОг и ИАГ:Ыс1 лазера для резки неметаллических материалов, сталей, цветных металлов и сплавов, сварки конструкционных, легированных сталей и цветных сплавов.

2. Разработана и внедрена в производство на предприятии ОАО «Ковров-ский механический завод» технология сверления отверстий диаметром 150 мкм по 8 степени точности и с конусностью 1:500.

3. Разработаны и внедрены в производство на предприятии ООО «Пленочные технологии и микротехнологии» прецизионные технологии обработки плат коммутаторов и резистивных элементов, выполняемые при использовании ИАГ:Ыё-лазера с комбинированной модуляцией добротности.

Изложенные в диссертационной работе исследования позволяют вынести на защиту следующие научные положения:

1. Результаты системного поиска оптических схем непрерывных и импульс-но-периодических лазеров, методов управления режимами их генерации и выходными параметрами с помощью насыщающихся элементов на основе кристаллов которые позволяют создавать высокоэффективные лазеры на неодимсодержащих средах с пассивной модуляцией добротности, обладающие одновременно высокой пиковой мощностью импульсов и высокой средней мощностью излучения, значительной длиной когерентности и пространственной яркостью.

2. Обнаружение и исследование режима генерации в виде цугов импульсов при непрерывной накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами, обусловленного низкочастотной разгрузкой резонатора при наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных потерь резонатора задающего генератора, осуществляемой ПЛЗ на кристалле \aV\F2, на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, проявляющуюся при модуляции мощности накачки.

3. Предложение и реализация концевого отражателя интерференционного типа на базе ИФП и ИС, включающего ПЛЗ на кристалле ЬЛР:/^ , обеспечивающего генерацию излучения с высокой эффективностью пассивной модуляции, а также обуславливающего значительное улучшение его пространственных параметров.

4. Предложение и реализация МИФП с переменной базой, обеспечивающего высокую эффективность модуляции, сравнимую с эффективностью ПЛЗ, и значительно улучшающего пространственно-энергетические характеристики излучения Ш-лазера при совместной модуляции с ПЛЗ на кристалле иР:/^-.

5. Реализация способа самоОВФ одновременно на голографических решетках усиления и поглощения, позволяющего создавать мощные Ш-лазеры с

ПЛЗ на кристалле ЫР:/7^, которые по эффективности генерации не уступают лазерам со стационарным резонатором, а по пространственно-энергетическим * характеристикам превосходят их на 1-2 порядка.

6. Предложение и реализация способа управления генерационными характеристиками самоОВФ-лазеров за счет использования эффекта самомодуляции на решетках усиления, аналогичного пассивной модуляции добротности резонатора и заключающегося в периодической записи и стирании голограмм усиления в активных средах лазера.

7. Предложение и реализация способа фазовой синхронизации Ш-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих голографических решетках усилеф ния, записанных в общей активной среде, позволяющего получать сфазированный режим генерации с высокими энергетическими параметрами при большой точности фазировки каналов генерации.

8. Реализация новых возможностей Ш-лазеров с ПЛЗ на кристаллах свидетельствующих о перспективности применения таких лазеров для решения практических задач.

Диссертация состоит из 6 глав.

В первой главе обоснован выбор кристалла для ПЛЗ мощных Шлазеров и исследована пассивная модуляция добротности непрерывных лазеров с линейным резонатором: на основе оптимизации оптической схемы лазера и режимов его генерации определена базовая оптическая схема линейного резонатора для создания мощных одномодовых лазеров с пассивной модуляцией добротности, обладающих одновременно максимальной пиковой и средней мощностью выходного излучения; обсуждаются результаты исследования лазеров с многокаскадным однопроходным и многопроходным усилением; проана-Ф лизирован механизм появления цугов наносекундных импульсов при непрерывной электрической накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами; предложена лазерная система с управляемыми энергетическими и временными выходными параметрами излучения.

Во второй главе приведены результаты исследования пассивной модуляции добротности импульсно-периодических Nd-лазеров с линейным резонато-41 ром: рассмотрены многозеркальные лазерные системы с концевыми отражателями на базе интерферометров Фабри-Перо и Саньяка; представлено решение задачи модуляции добротности резонатора кристаллами LiF:F2~ при выходной мощности одномодового излучения более 100 Вт; показана перспективность применения интерферометра Саньяка для получения полноаппертурного одномодового излучения с пиковой мощностью импульсов мегаваттного диапазона при средней мощности излучения более 100 Вт; обсуждаются возможные при-• чины высокой эффективности модуляции. • ^ В третьей главе исследованы возможности повышения осевой яркости излучения Nd-лазера при непрерывной накачке: разработан модулятор добротности резонатора на основе интерферометра Фабри-Перо с переменной базой, сочетающий в себе положительные качества гауссовых зеркал и модуляторов активного и пассивного типа; определен диапазон оптимальных частот и форма сигнала управления модулятором; исследована возможность максимального использования накопленной энергии в активной среде лазера с ПЛЗ и дальнейшего повышения пространственных параметров его излучения путем модуляции одновременно ПЛЗ и модулятором на базе интерферометра Фабри-Перо; ф обсуждаются возможные причины улучшения качества излучения, возрастания пространственной яркости и увеличения длины когерентности.

В четвертой главе приведены результаты исследований по созданию мощных Nd-лазеров с самоОВФ излучения при ЧВВ в среде активных и фото-тропного элементов лазера; рассмотрены режимы пассивной модуляции добротности кристаллами LiF:F2~, а также самомодуляции излучения на голограммах усиления петлевого резонатора; представлено решение задачи повышения 4 эффективности генерации самоОВФ-лазера с интерферометром Саньяка и реализации режима генерации модулированного излучения с пиковой мощностью импульсов мегаваттного диапазона и средней мощностью до 120 Вт.

-18В пятой главе предложен новый принцип фазовой синхронизации Nd—лазеров на пропускающих голографических решетках усиления, записываемых * самими пучками в процессе ЧВВ в среде общего АЭ; рассмотрены схемы соединенных параллельно петлевых самоОВФ-лазеров с дифракционной связью; приведены результаты исследований динамики их генерации.

В шестой главе представлены некоторые возможности одномодовых Nd-лазеров с ПЛЗ на кристалле LiF:F2~; на примерах лазерной резки, сварки и прошивки калиброванных отверстий, а также исследований по ВКР-преобразова-нию показаны возможности применения Nd-лазеров в лазерной технике и технологии.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [3-9,54-56,69, 79,91,92,95,96, 98, 99, 103, ИЗ, 138, 139, 186-191, 193, 194, 196, 197, 201-215, 220, 221, 247, 251, 271-280, 298-300, 309-312].

Материалы диссертации докладывались на Международной конференции V

КиНО» (С.-Петербург, 1991); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы фундаментальных наук» (Москва, 1994); Всесоюзной конференции «Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации» (Киев, 1991); Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1991); научно-практическом семинаре «Применение лазеров в народном хозяйстве, науке и технике» (Сочи, 1991); научно-технической конференции «Технологические методы повышения эксплуатационных свойств деталей машин» (Севастополь, 1992); Российской национальной конференции «Лазерные технологии'93» (Шатура, 1993); Всероссийском симпозиуме «Синерге-тика'96» (Москва, 1996); International Conference on Lasers and Electro-Optics-Europe CLEO/Europe-1998 (Glasgow, Scotland, UK, 1998); International ^ Conference «Fotonics West» (San Jose, USA, 1998); International Conference

Lasers'98» (Tucson, USA, 1998); Международной конференции «Лазерные технологии'98» (Шатура, 1998); Международной научно-технической конференции «Управление в технических системах» (Ковров, 1998); International Forum on Advanced High-Power Lasers and Application AHPLA'99 (Osaka, Japan, 1999); International Conference on Laser Optics LO'2000

Conference on Laser Optics L0'2000 (St. Petersburg, Russia, 2000); International Conference on Lasers and Electro-Optics-Europe CLEO/Europe-2000 (Nice, Щ France, 2000); Международном симпозиуме «Вакуумные технологии и оборудование» (Харьков, 2001); international Conference on Lasers and Electro-Optics-Europe CLEO/Europe-2001 (Munich, Germany, 2001); Международной конференции «Лазерные и лазерно-информационные технологии: фундаментальные проблемы и приложения» (Владимир, 2001); International Conference on Lasers, Applications and Technologies LAT-2002 (Moscow, Russia, 2002), International Laser Physics Workshop LPHYS'03 (Hamburg, Germany, 2003), International Conference «Advanced Solid-State Photonics» (Santa-Fe, USA, 2004); на ежегодных научно-технических конференциях Ковровской государственной технологической академии.

Личный вклад автора в исследования, изложенные в диссертации, состоял в формировании общей цели и определении задач исследований; в постановке и непосредственном участии в большинстве экспериментов; в анализе, трактовке и формулировке результатов и выводов исследований; в непосредственном написании научных статей и заявок на патенты.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 6

Таким образом, при исследовании возможностей практического применения ИАГ:Ыс1-лазеров с пассивной модуляцией добротности получены следующие основные результаты:

1. Разработаны новые физические принципы обработки материалов комбинированным (ИАГ:Н<1 + С02) лазерным излучением, основную составляющую которого представляет одномодовое модулированное излучение Ш-лазера с ПЛЗ на кристалле ЫР:^-.

2. На примерах лазерной резки и сварки продемонстрированы возможно-' сти комбинированного (1,06 мкм + 10,6 мкм) излучения значительно усовершенствовать лазерные технологии и повышать качество обрабатываемых изделий: в 2 раза снизить энергетический порог разделения материала, в 2-4 раза увеличить глубину и в 40 раз увеличить скорость обработки. При этом не требуется нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой поверхности. При резке сталей предложенный метод обработки позволяет исключить применение дорогостоящей рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом.

3. Разработан способ сверления глубоких отверстий малого диаметра (соотношение глубины к диаметру 500:1) и лазерное устройство для его осуществления, в основу которого положено плавное управление режимом генерации по мере заглубления отверстия путем изменения режима пассивной модуляции добротности резонатора при использовании ПЛЗ с переменным начальным пропусканием. На примере материалов из твердого сплава, алюминиевого сплава и керамики продемонстрирована высокая эффективность технологии лазерного сверления сверхглубоких отверстий диаметром 20-100 мкм и глубиной 5-20 мм практически под любым углом к поверхности.

4. Исследована возможность получения ВКР-излучения с большой средней мощностью по схеме многопроходного ВКР-преобразования с внешней накачкой нелинейного кристалла излучением ИАГ:Ш-лазером с самоОВФ и пассивной модуляцией добротности кристаллами hW.Fi. Впервые экспериментально осуществлена генерация ВКР-излучения со средней мощностью до 5 Вт (на длине волны первой стоксовой компоненты Х.]51= 1,197 мкм) при использовании кристалла нитрата бария Ва(М03)2 и средней мощностью до 6 Вт (Х.)5,= 1,18 мкм) при использовании кристалла вольфрамата бария Ва\\Ю4 при лазерной накачке цугами (Ы= 2-10) импульсов излучения ИАГ:Ыс1-лазера с высокой частотой (30 Гц) их повторения, а также ВКР-излучения с энергией цуга импульсов до 2 Дж и пиковой мощностью отдельного импульса более 0,6 МВт при лазерной накачке цугами (/V = 50) импульсов излучения ГГГ:Ыс1-лазера с высокой энергией (19 Дж) цуга импульсов. Достигнута эффективности ВКР-преобразования 35 %, а также энергия отдельного импульса ВКР-излучения 30 мДж при использовании обоих ВКР-кристаллов.

5. Разработаны и внедрены в производство со значительным экономическим эффектом одномодовые многоцелевые лазерные технологические комплексы на базе ^-лазеров с пассивной модуляцией добротности кристаллами

-3563 АК ЛЮЧЕНИЕ

Сформулируем основные результаты проведенных исследований:

1. Предложены и реализованы новые оптические схемы широкоапертурных твердотельных лазеров на неодимсодержащих активных средах из алюмоит-триевого граната ИАГ:Ыс1, алюмината иттрия АИ:Ш, гадолиний-галлиевого граната ГГГ:Ыс1, неодимового стекла с пассивными затворами на кристаллах для получения мощной, высокоэффективной и стабильной генерации одномодового излучения.

Обнаружен и исследован режим генерации в виде цугов импульсов с прямоугольной формой огибающей при непрерывной электрической накачке лазера с оптически связанными стационарными резонаторами. Установлен механизм появления цугов, заключающийся в наложении пассивной высокочастотной модуляции неактивных потерь одного из резонаторов, осуществляемой пассивным затвором на кристалле 1лР^2~, на низкочастотную модуляцию полезных потерь всей лазерной системы связанных резонаторов, проявляющуюся при модуляции мощности накачки с глубиной модуляции более 0,1. Полученный режим генерации представляет собой режим низкочастотной разгрузки резонатора задающего генератора лазерной системы с пассивной модуляцией его добротности. На основе исследований динамики генерации цугов импульсов предложена лазерная система с управляемыми энергетическими и временными выходными параметрами излучения.

2. Показана высокая эффективность применения концевых отражателей интерференционного типа, на базе интерферометров Фабри-Перо и Саньяка, в импульсно-периодических лазерах с пассивной модуляцией добротности кристаллами \aV\F2 как со стационарными, так и динамическими резонаторами. Перспективность применения таких отражателей обусловлена их свойством в результате интерференции создавать опорные волны с близким к плоскому волновым фронтом, повышать качество обращения волнового фронта излучения, обеспечивать эффективность одномодовой генерации 1,5-2 % и ресурс работы

ПЛЗ свыше 103 часов, а также осуществлять пространственную спектрально-угловую селекцию лазерного излучения, что позволяет получать цуги импульсов с пиковой мощностью отдельного импульса до 2 МВт при средней мощности выходного излучения более 100 Вт, с параметром качества М2 = 3-8 и про

12 2 странственной яркостью до 2-10 Вт/(см -ср).

3. Разработан эффективный модулятор добротности резонатора на основе интерферометра Фабри-Перо с переменной базой, сочетающий в себе положительные качества гауссовых зеркал и модуляторов активного и пассивного типа, обеспечивающий эффективность модуляции до 70 % и позволяющий получать при совместной работе с пассивным затвором на кристалле ЫР:/^ одномодовое импульсно—периодическое излучение с пиковой мощностью отдельного импульса до 0,2 МВт при средней мощности выходного излучения до 50 Вт, с параметром качества М - 3-1, длиной когерентности более 0,7 м и пространст

11 2 венной яркостью до 10 Вт/(см -ср).

4. Развиты новые методы создания мощных Ж-лазеров с самообращением волнового фронта на голографических решетках, записываемых самим лазерным излучением непосредственно в активных средах (кристаллах или стеклах) и насыщающемся поглотителе (кристалл Ь1Р:/Г2 ) в процессе развития генерации, которые по эффективности генерации (2 %) не уступают лазерам со стационарным резонатором. Обнаружен и исследован режим самомодуляции добротности на решетках усиления. Установлен механизм самомодуляции, заключающийся в периодической записи и стирании голограмм усиления в активных элементах лазера на самоОВФ. Впервые без применения дополнительных селекторов получено мощное широкоапертурное одночастотное излучение в виде цугов наносекундных импульсов с энергией импульса до 400 мДж и пиковой мощностью до 20 МВт при средней мощности более 100 Вт, с параметром качеу ства М~, близким к 1, и расходимостью, близкой к дифракционной, с длиной когерентности более 15 м и пространственной яркостью излучения до 4" 1014 Вт/(см2'ср).

-3585. Предложен и экспериментально реализован новый способ фазовой синхронизации Ыс1-лазеров с петлевыми резонаторами на пропускающих гологра-фических решетках усиления, записанных в общей активной среде, и показана принципиальная возможность получения самосфазированного режима генерации. Исследованы соединенные параллельно петлевые двухканальные само-ОВФ-лазеры с дифракционной связью и показана возможность генерации сфа-зированного одномодового излучения с пиковой мощностью до 15 МВт и энергией импульса до 400 мДж при точности фазировки каналов генерации до 0,9.

6. Разработаны новые методы обработки материалов комбинированным (ИАГ:Ыс1 + ССЬ) лазерным излучением, в которых основной составляющей является модулированное излучение Ыс1-лазера с ПЛЗ на кристалле - Практически продемонстрированы возможности усовершенствования лазерных технологий и повышения качества обрабатываемых изделий, позволяющие в 2 раза снижать энергетический порог и в 2-4 раза увеличивать глубину обработки, а также в 40 раз увеличивать скорость обработки. Предложенные технологии не требуют нанесения поглощающих покрытий и предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, а также позволяют исключить применение дорогостоящей рабочей среды кислорода, заменив его сжатым воздухом.

7. Предложен и исследован способ прошивки глубоких прецизионных отверстий малого диаметра (отношение глубины к диаметру более 100) с помощью разработанной одномодовой самоОВФ-лазерной системы с пассивным затвором на кристалле \AV\F2, заключающийся в плавном изменении параметров излучения по мере заглубления отверстия путем управления режимом модуляции добротности резонатора. Продемонстрирована возможность получения отверстий диаметром от 15 до 100 мкм глубиной от 2 до 27 мм в различных металлах, сплавах и керамике.

8. Исследована возможность получения ВКР-преобразования с большой средней мощностью и энергией по схеме многопроходного ВКР-лазера с внешней накачкой нелинейного кристалла излучением Ыс1-лазера с самоОВФ. Впервые экспериментально осуществлена генерация ВКР-излучения со средней мощностью до 5 Вт (на длине волны X = 1,197 мкм) при использовании кристалла нитрата бария Ва(Ж)з)2 и средней мощностью до 6 Вт (X - 1,18 мкм) при использовании кристалла вольфрамата бария Ва\\Ю4 при накачке цугами импульсов ИАГ: Ыс1-лазера с высокой частотой (30 Гц) их повторения. Достигнута энергия отдельного импульса ВКР-излучения 30 мДж при использовании обоих ВКР-кристаллов. Впервые получено ВКР-излучение с энергией цуга 1,6 Дж при использовании кристалла Ва\\Ю4 и накачке ГГГ.Ш-лазером. Показаны перспективы получения ВКР-излучения мощностью 10 Вт и более, а также 2 Дж и более.

Таким образом, в настоящей работе на основе комплексного подхода решена крупная проблема крупная научная проблема, состоящая в получении модулированного лазерного излучения, обладающего одновременно высокой пиковой мощностью отдельного импульса и высокой средней мощностью, малой расходимостью, большой длиной когерентности и пространственной яркостью. Это открывает новые возможности применения лазеров с пассивными затворами в лазерной технике и технологии.

1. Прохоров A.M. Новое поколение твердотельных лазеров // УФН- 1986148, № 1.-С. 7-33.

2. Осико В.В. Активные среды твердотельных лазеров // Изв. АН СССР. Сер. физ,- 1987.- 51, № 8,- С. 1285-1294.

3. Щербаков И.А., Загуменный А.И. Новые концепции мощных твердотельных лазеров // Программа и сборник аннотаций докладов VI Международной конференции «Лазерные технологии'98», Шатура 1998,- С. 35.

4. Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Федин A.B. Технологические Nd-лазеры с пассивной модуляцией добротности кристаллами LiF:7V Н Препринт № 1. Институт общей физики РАН.- М., 1993- 60 с.

5. Патент СССР № 1799526 МКИ H 01 S 3/11. Лазерное генераторно-усили-тельное устройство / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Федин A.B.

6. Патент РФ № 2038666 МКИ H 01 S 3/11 (1995). Лазерное генерационное устройство одномодового излучения / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Федин A.B.

7. Патент РФ № 2046481 МКИ H 01 S 3/11 (1995). Лазерное генераторно-уси-лительное устройство / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Осико В.В., Федин A.B.

8. Патент РФ № 2106732 МКИ H 01 S 3/11 (1998). Лазерное генерационное устройство одномодового излучения / Басиев Т.Т., Васильев В.В., Кравец А.Н., Крайнов A.C., Федин A.B.

9. KraVets A.N., Basiev Т.Т., Mirov S.В., Fedin A.V. Technological Nd-lasers with passive Q-switches based on LiF:F2 crystal // Proceeding of SPIE- 19911839,- P. 2-11.

10. Бельдюгин И.М., Галушкин М.Г., Земсков Е.М. Обращение волнового фронта светового излучения с использованием обратной связи при четырех-волновом взаимодействии // Квантовая электроника- 1984- 11, № 5-С.887-892.

11. Обращение волнового фронта лазерного излучения // Труды ФИАН, 172.-М.: Наука, 1986.

12. Четырех проходная лазерная система на YAG:Nd с компенсацией абераци-онных и поляризационных искажений волнового фронта / Андреев И.Ф., Палашов О.В., Пасманник Г.А. и др. // Квантовая электроника- 1996 23, № 1.-С. 21-24.

13. Импульсно-периодиЧеский ИАГ:№-лазер с ВРМБ-зеркалом / Воскобой-ник Э.В., Кирьянов A.B., Пашинин П.П. и др. // Квантовая электроника-1996,-22, № 1.-С. 33.

14. Damzen M.J., Green R.P.M., Syed K.S. Self-adaptive solid-state laser oscillator formed by dynamic gain-grating holograms // Optics Letters 1995 - 20, № 16 — P. 1704-1706.

15. Лазеры на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах / Парфионо-вич И.А., Хулугуров В.М., Иванов H.A. и др. // Изв. АН СССР. Сер. Физ.-1981.-45, №2.-С. 309-314.

16. Спектральные характеристики излучения АИГ:Ш3+-лазера с насыщающимся поглотителем на /^"-центрах окраски в кристалле LiF / Гусев Ю.Л., Кирпичников A.B., Лисицин В.И. и др. // Квантовая электроника- 1981- 8, № 5,-С. 1141-1143. .

17. Характеристики лазеров на АИГ:№3+ при пассивной модуляции добротности кристаллами LiF с центрами окраски / Бученков В.А., Калинцев А.Г., Мак A.A. и др. // Квантовая электроника 1981- 8, № 10 - С. 2239-2241.

18. Модуляция добротности AMT:Nd лазера с непрерывной накачкой нелинейно поглощающим кристаллом LiF с /^-центрами окраски / Майоров А.П., Макуха В.К., Смирнов В.А. и др. // ЖТФ,- 1981.- 51, № 11.- С. 2391 -2392.

19. Технология оптических деталей / Под ред. Семибратова М.Н.- М.: Машиностроение, 1978.-415 с.

20. Нелинейные насыщающиеся фильтры на основе щелочно—галоидных кристаллов с центрами окраски / Иванов H.A., Парфионович И.А., Хулугу-ров В.М. и др.//Изв. АН СССР. Сер. Физ,- 1982.-46, № 10.-С. 1985-1991.

21. Механизмы образования и терморазрушения F2 центров окраски в радиа-ционно окрашенных кристаллах LiF с кислородосодержащими примесями / Архангельская В.А., Гусева Е.В., Королев Н.Е. и др. // Оптика и спектроскопия- 1986,- 61, № 3.- С. 542-544.

22. Исследование радиационно окрашенных кристаллов LiF для пассивных затворов неодимовых лазеров / Архангельская В.А., Мак A.A., Покровский В.П. и др. // Изв. АН СССР. Сер. Физ.- 1982,- 46, № 10,- С. 2012-2016.

23. A.C. 818423 СССР МКИ H 01 S 3/11. Пассивный модулятор добротности резонатора лазера / Хулугуров В.М., Лобанов Б.Д., Чепурной В.А. и др.

24. A.C. 984374 СССР МКИ H 01 S 3/11. Пассивный модулятор добротности резонатора лазера / Мецик В.М., Пензина Э.Э., Парфионович И.А. и др.

25. Chebotayev V.P., Marennikov S.I., Smirnov V.A. Application of LiF Crystals with F2~ Colour Centers // Applied Physics В.- 1983,- 31, № 3.-P. 193-199.

26. Русов В.А., Степанов А.И., Тарасов A.A. Исследование пассивных затворов для генерации цуга наносекундных импульсов лазера на неодимовом стекле // Квантовая электроника,- 1982 9, № 10.- С. 2106-2108.

27. Феноменологическая модель «поляризационного коллапса» излучения неодимового лазера на стекле с пассивным затвором на LiF:F2~ / Ильичев H.H., Кирьянов A.B., Малютин A.A. и др. // Квантовая электроника- 1994 21, № 7,- С. 629-632.

28. Sooy W. The natural selection of modes in a passive Q-switched laser // Appl. Phys. Letts.- 1965.-2, № l.-P. 36-38.

29. Сущик M.M., Фрейдман Г.И. О ширине углового и частотного спектра излучения ОКГ // Изв. Вузов СССР. Радиофизика,- 1966.-9, № 5,-С. 919-921.

30. Зельдович Б.Я., Кузнецова Т.И. Генерация сверхкоротких импульсов света с помощью лазеров // УФН.- 1972,- 106, № 1.- С. 47-84.

31. Самопроизвольное сужение спектра генерации (спектральный «коллапс») в лазерах на неодиме при модуляции добротности с помощью кристаллов

32. F:/V / Ильичев H.H., Исбашеску M., Кирьянов A.B. и др. // Квантовая электроника.- 1991.-18, №> 6,- С. 689-692.

33. Одночастотный стабильный лазер на стекле с неодимом с селектором продольных мод на основе кристалла LiF:F2~ / Ильичев H.H., Кирьянов A.B., Малютин A.A. и др. // Квантовая электроника 1992 - 19, № 6 - С. 589-592.

34. Ильичев H.H. Новые элементы лазерной оптики центры окраски, модифицированные мощным лазерным излучением // Изв. АН. Сер. физ.- 1994- 58, №2,-С. 74-84.

35. Разрушение /V-центров окраски в кристалле LiF при двухфотонном поглощении из возбужденного состояния / Ильичев H.H., Кирьянов A.B., Малютин A.A. и др. // ЖЭТФ,- 1990.- 98, № 3,- С. 956-966.

36. Поляризационные характеристики двухфотонного поглощения в кристалле LiF:/^ на длине волны 1,06 мкм / Басиев Т.Т., Ильичев H.H., Кирьянов A.B. и др. // Квантовая электроника.- 1996 23, № 2.- С. 149-153.1.

37. Ракуш В.В., Ставров A.A. Импульсно-периодический АИГ:Ш лазер с неустойчивым резонатором и пассивным затвором на кристалле LiF с ^"-центрами // Журнал прикладной спектроскопии 1985.- 42, № 6- С. 906-910.

38. Лазер на концентрированном Li-Nd-La-фосфэтном стекле с пассивной модуляцией добротности / Басиев Т.Т., Денкер Б.И., Ильичев H.H. и др. // Квантовая электроника 1982 - 9, № 8.- С. 1536-1542.

39. Спектральный состав излучения лазера на концентрированном Li-Nd-La-фосфатном стекле с модулятором добротности на основе кристаллов LiF {Fi ) / Денкер Б.И., Ильичев H.H., Малютин A.A. и др. // Квантовая электроника,- 1982,-9, № 9,-С. 1842-1843.

40. Импульсный АИГ:Ш3+-лазер с пассивным модулятором добротности на кристалле LiF с F2~-neHTpaMH / Басиев Т.Т., Ицхоки Б.Г., Миров С.Б. и др. // Квантовая электроника 1983 - 10, № З.-С. 619-621.

41. Повышение стабильности цуга наносекундных импульсов излучения лазера с пассивным затвором на LiF:F?~ / Корнеев А.Ф., Мезенов A.B., Соме Л.Н. и др. // Квантовая электроника 1984 - 11, № 1- С. 208-210.

42. Генерационные свойства лазера на кристалле ГГГ.-Nd в режиме пассивной модуляции добротности при импульсной и непрерывной накачке / Баси-ев Т.Т., Дергачев А.Ю., Иванов М.А. и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ-1990,-54, № 10,-С. 2051-2054.

43. Ноше-building Nd:YAG laser for general laboratory use / Dong—Hai Yang et al // Appl. Opt 1985.-24, № 13,-P. 1899-1901.

44. Дьюли У. Лазерная технология и анализ материалов.- М.: Мир, 1986502 с.

45. Модуляция добротности технологического ИАГ:№-лазера кристаллами LiF:7V / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б, Федин A.B. и др. // Квантовая электроника.- 1991.-18, № 2.-С. 223-225.

46. Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б, Федин A.B. Технологический ИАГ:^-лазер с пассивным затвором на кристалле LiF:F2" // Письма в ЖТФ,- 1991,- 17, №9,-С. 16-22.

47. Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б, Федин A.B. Технологические ИАГ:^-лазеры с пассивными затворами на кристалле \aF:F2 // Тезисы докладов научно-практического семинара. Сочи 1991.- 68 с.

48. Тарасов Л.В. Физика процессов в генераторах когерентного лазерного излучения- М.: Радио и связь, 1981.- 440 с.

49. Дмитриев В.Г., Ицхоки И .Я., Швом Е.М. К теории генерации лазера с нелинейным включением добротности резонатора // Электронная техника: Квантовая электроника 1975 - Сер. 10, вып. 1.-С. 30-34.

50. Пассивная модуляция добротности непрерывного YAG:Nd3+-na3epa с помощью кристаллов LiF:/V / Басиев Т.Т., Дергачев А.Ю., Зверев П.Г. // Препринт № 306. ИОФ АН СССР,- 1986,- 22 с.

51. Lindgren Lars. Nd-lasers for materials processing // Chalmers Univ. Technol. Sch. Electr. and Comput. Eng. Techn. Rept 1985 - 160, № 11.-6 pp.

52. Григорянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов- M.: Машиностроение, 1989-304 с.

53. Лазерная техника и технология. В 7-ми кн. / Под ред. Григорьянца А.Г.- М.: Высшая школа; кн. 2, 1988,- 176 е.; кн. 3, 1988.- 191 е.; кн. 4, 1988,- 191 е.; кн. 5, 1988.- 207 е.; кн. 7, 1988,- 127 с.

54. Зверев Г.М., Голяев В.Р. Лазеры на кристаллах и их применение М.: Радио и связь, Рикел, 1994 - 312 с.

55. Ханин Я.И. Динамика квантовых генераторов М.: Сов. радио, 1975 - 496 с.

56. Ярив А. Квантовая электроника: Пер. с англ. / Под ред. Ханина Я.И.- М.: Сов. радио, 1980.-488 с.

57. Звелто О. Принципы лазеров М.: Мир, 1984 - 400 с.

58. Кравец А.Н., Федин A.B. Оптимизация энергетических и временных параметров излучения технологического ИАГ:№-лазера с пассивной модуляцией добротности кристаллами LiF\F{ // Тезисы докладов научно-технической конференции. Ковров, 1992 168 с.

59. Wagner W., Lengyel В. Evolution of the giant pulse in a laser // J. Appl. Phys-1965.- 36, №4.- P. 73-77.

60. Weber H. Solid State Lasers in the kW Average Power Range // XIV International Conference on Coherent and Nonlinear Optics. St. Petersburg, 1991.

61. Каминский A.A. Лазерные кристаллы M.: Наука, 1975 - 256 с.

62. Мак A.A., Ананьев Ю.А., Ермаков Б.А. Твердотельные оптические квантовые генераторы // УФН.- 1967,- 92, № 3.- С. 373-391.-40674. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения М.: Наука, 1979- 328 с.

63. Мезенов A.B., Соме JI.H., Степанов А.И. Термооптика твердотельных лазеров- JL: Машиностроение, 1986 199 с.

64. Калинин В.П., Любимов В.В., Орлова И.Б. Влияние деформаций зеркал на угловое распределение излучения ОКГ с плоскими зеркалами // Журнал прикладной спектроскопии,- 1970 12, № 7 - С. 1019-1020.

65. О связи величин термооптических постоянных неодимовых стекол с характеристиками лазеров / Вахмянин К.П., Мак A.A., Митькин В.М. и др. // Квантовая электроника 1976.-3, № 1- С. 196-201.

66. Murray J.E., Powell H.T., Woods B.W. Optimized flashlamp pumping of disc amplifiers // Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng.- 1986,- № 609,- P. 95-110.

67. Басиев T.T., Кравец A.H., Миров С.Б., Федин A.B. Трехкаскадный усилитель одномодового излучения ИАГ:№-лазера с пассивным затвором на кристалле LiF:F2- // Квантовая электроника 1991.- 18, № 7- С. 822-824.

68. Дж. Рэди. Промышленные применения лазеров-М.: Мир, 1981 638 с.

69. О возможности спектральной селекции в лазерах с неустойчивыми резонаторами / Ананьев Ю.А., Завгороднева С.И. и др. // В сб.: Лазеры с перестраиваемой частотой Киев: Изд-во АН УССР, 1973- С. 41-48.

70. Рождествин В.Н., Смирнова O.A., Хоменко С.И. Синхронизация моноимпульсных лазеров с комбинированными затворами // Радиоэлектронные и лазерные приборы: Теория, расчет, проектирование и исследования 1990-С. 226-242.

71. Козин Г.И., Петров В.В., Проценко Е.Д. Линейный трехзеркальный резонатор // Квантовая электроника 1991 -18, № 4.- С. 514-519.

72. Кузнецов М.Н., Куликов О.Л. Выделение продольной и поперечной мод в широкоапертурном лазере с многозеркальным резонатором // Квантовая электроника.- 1991.-18, № 9.-С. 1114-1117.

73. Park Y.K., Giuliani G., Byer R.L. Stable single-axial-mode operation of an unstable-resonator Nd:YAG oscillator by injection locking // Opt. Lett 1980 - 5, № 3.-P. 96-99.

74. Corkum P.B. Injection mode-loking // Laser Focus.- 1979,- 15, № 6.- P. 80-84.

75. Измерение характеристик оптических квантовых генераторов / Под ред. Ва-литова Р.А М.: Издательство комитетов стандартов, мер и измерительных приборов, 1969 - 184 с.

76. Лиханский В.В., Напартович А.П. Излучение оптически связанных резонаторов //У ФН,- 1990,-160, №3,-С. 101-143.

77. Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Миров С.Б., Федин А.В. Модуляция добротности ИАГ:Ж-лазера с линейным трехзеркальным резонатором кристаллами LiFr/V // Квантовая электроника 1992 - 19, № 8 - С. 772-773.

78. Кравец А.Н., Федин А.В. Модуляция добротности ИАГ:Ш-лазера с линейным трехзеркальным резонатором кристаллами LiFJV // Тезисы докладов научно-технической конференции. Ковров, 1992 168 с.

79. Лазеры в технологии / Под ред. Стельмаха М.Ф.-М.: Энергия, 1975.-216 с.

80. Коваленко B.C. Прогрессивные методы лазерной обработки материалов.-Киев: Вища школа, 1985 88 с.

81. Технологический ИАГ:Ыс1-лазер с трехзеркальным резонатором и его применение / Басиев Т.Т., Кравец А.Н., Крайнов A.C., Федин A.B. // Квантовая электроника.- 1998 25, № 6,- С. 525-528.

82. Лазерные системы с пассивной модуляцией добротности для прецизионных технологий / Басиев Т.Т., Федин A.B., Чащин Е.А., Шилов И.И. // Изв. АН. Сер. физ,- 65, № 6,-2001.-С. 914-919.

83. В.В. Маруга. Влияние режима питания системы накачки на энергетическую эффективность импульсных твердотельных лазеров // Электронная техника. Сер. лазерная техника и оптоэлектроника- 1991 58, №. 2-С. 95-96.

84. Коваленко B.C. Обработка материалов импульсным излучением лазеров-Киев: Вища школа, 1977 144 с.

85. Massey G.A. Measurement of device parameters for Nd:YA103 lasers // IEEE J. Quantum Electron.- 1970.- 8, № 7 P. 669-674.

86. Басиев T.T., Кравец A.H., Федин A.B. Модуляция добротности технологического ИАГ:№-лазера кристаллами LiF:F2~ при импульсно-периодиче-ской накачке // Квантовая электроника 1993- 20, № 6 - С. 594-596.

87. Кушнир В.Р., Немков А.Н., Шкунов Н.В. Влияние геометрии резонатора на выходную мощность ОКГ с несколькими активными элементами // Квантовая электроника 1975 - 2, № 6.- С. 1312-1314.

88. Энергетика твердотельных лазеров новые возможности и перспективы / Мак A.A., Фромзель В.А., Мурзин А.Н. и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ.-1986.-50, № 4,- С. 757-764.

89. Лазеры УКИ на основе интерферометра Саньяка / Безродный В.И., Прохоренко В.И., Тихонов Е.А. и др. // Квантовая электроника.- Киев, Наукова Думка,- 1988,- вып. 35,- С. 36-45.

90. Грабовский В.В., Прохоренко В.И., Яцкив Д.Я. Экспериментальное исследование пространственной структуры профиля пучка лазера с интерферометром Саньяка // Квантовая электроника 1996 - 23, № 4 - С. 335-337.

91. Прохоренко В.И., Тихонов Е.А., Яцкив Д.Я. // ЖТФ,- 1991.-' 61, № 4,-С. 72.

92. Безродный В.И., Прохоренко В.И., Тихонов Е.А. и др. А.С. № 1671105. Бюлл. Госкомизобр., вып. 30 1991.

93. Technological Nd-lasers with the adaptive cavity and their application / Kravets A.N., Trifonov I.I., Gavrilov A.V. et al // Proceeding of SPIE.- 1998.-3267,-P. 307-316.

94. HAr.'Nd-лазер с интерферометром Саньяка и пассивным затвором на кристалле LiF :7V / Басиев Т.Т., Федин А.В., Гаврилов А.В. и др. // Доклады АН,- 376, № 5.-2001,- С. 1-6.

95. Kravets A.N., Gavrilov A.V., Smetanin S.N. Phase conjugated YAG:Nd laser system and its applications // Technical digest of Optics for Industry and Medi-cine'97, Shatura, Russia, June, 1997-P. 24.

96. Грабовский В.В., Прохоренко В.И., Яцкив Д.Я. Особенности одночастот-ной генерации лазера с резонатором на базе интерферометра Саньяка // Квантовая электроника 1995.-22, № 4-С. 361-364.

97. Борн М., Вольф Э. Основы оптики М.: Наука, 1970 - 380 с.

98. Н. Zucker. Optical resonators with variable reflectivity mirrors // Bell Syst. Tech. J.- 1970,- 49,- p. 2349-2376.

99. G.L. McAllister, W.H. Steier, W.B. Lacina. Improved mode properties of unstable resonators with tapered reflectivity mirrors and shaped apertures // IEEE J. Quantum Electron.- 1974,- 10,-P. 346-355.

100. L.W. Casperson, S.D. Lunnam. Gaussian modes in high loss laser resonators // Appl. Opt.- 1975,- 13,- P. 1193-1199.

101. A. Yariv, P. Yeh. Confinement and stability in optical resonators employing mirrors with Gaussian reflectivity tapers // Opt. Commun- 1975.- 5.-P. 370-374.

102. А.П. Кольченко, А.Г. Никитенко, Ю.В. Троицкий. Управление структурой поперечных мод лазера при помощи фазосдвигающих масок // Квантовая электроника,- 1980,- 7, № 8,-С. 1756-1762.

103. Э.С. Путилин, Л.А. Губанова. Интерференционные фильтры, формирующие фазовые и амплитудные характеристики отраженного и прошедшего излучения // Оптический журнал.- 1995- № 8 С. 72-77.

104. Ю.В. Троицкий. Интерферометр Фабри-Перо с резонансными зеркалами // Квантовая электроника 1995 - 22, № 6 — С. 619-624.

105. E. Armandillo, G. Giuliani. Achievement of large-sized TEMoo mode from an excimer laser by means of a novel apoditic filter // Optics Letters.- 1985 10-p. 445-447.

106. N. McCarthy, P. Lavigne. Large-size Gaussian mode in unstable resonators using Gaussian mirrors // Optics Letters 1985 - 10 - P. 553-555.

107. A.E. Полетимов, А.С. Щеулин, И.JI. Яновская. Аподизирующие апертуры для лазеров видимого и ИК диапазонов // Квантовая электроника- 199219, № 10,-С: 997-1 ООО.

108. S. De Silvestri, P. Laporta, V. Magni. Laser output coupler based on a radially variable interferometer // J. Opt. Soc. Am. A.- 1987.- 4, № 8.- P. 1413-1418.

109. S. De Silvestri, P. Laporta, V. Magni, O. Svelto. Radially variable reflectivity output coupler of novel design for unstable resonators // Optics Letters.- 198712, № 2.- P. 84-86.

110. Patent USA № 3660777 International Classification H 01 S 3/11. Laser Pulse Time Modulation Q-switch / A.M. Erickson.

111. Технологические возможности сварки и резки металлов лазерами с пичко-вой структурой излучения / А.Г. Григорьянц, А.И. Белуник и др. // Сварочное производство.- 1986.-№ П.-С. 14-16.

112. А.И. Ритус. Интерферометр Фабри-Перо как модулятор лазерного излучения и зеркало с регулируемым отражением // Квантовая электроника-1993.-20, № 2.-С. 198-200.

113. Модуляция добротности мощного твердотельного лазера с помощью быстро сканируемого интерферометра Фабри-Перо / Н.В. Бабурин, Ю.В. Бо-роздов, Ю.К. Данилейко и др. // Квантовая электроника 1998 - 25, № 7.-С. 633-637.

114. Дмитриев В.Г., Тарасов JI.B. Прикладная нелинейная оптика.- М.: Радио и связь, 1982.-352 с.

115. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики / Под ред. С.А. Ахманова- М.: Наука, 1989.-558 с.

116. Капцов J1.H., Яцкив A.M. Динамика излучения связанных лазеров на HATiNd с общим источником инверсии населенности / Квантовая электроника,- 1995.- 22, №8.- С. 779-784.

117. Resonators for High-Power Solid-State Lasers with Improved Beam Quality / Driedger K.R., Ifflander R., Weber H. et all. // IEEE J. Quantum Electronics-1988,- 24, № 4,- P. 665-673.

118. Optimized Resonators for High-Average Power, High-Brightness Nd:YAG Lasers with Birefringence Compensation / Seidel S., Schirrmacher A., Mann G. et al //Proceeding ofSPIE.- 1998.-3267.-P. 214-225.

119. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки- М.: Наука, 1990.-264 с.

120. Воронцов М.А., Шмальгаузен В.И. Принципы адаптивной оптики М.: Наука, 1985.-335 с.

121. Тараненко В.Г., Шанин О.И. Адаптивная оптика- М.: Радио и связь, 1990,-110 с.

122. Воронцов М.А., Кудряшов А.В., Шмальгаузен В.И. Компенсация динамических искажений волнового фронта адаптивной системой с гибким зеркалом // Квантовая электроника 1987 - 14, № 2- С. 231-232.

123. Икрамов A.B., Рощупкин И.М., Сафронов А.Г. Охлаждаемые биморфные адаптивные зеркала для лазерной оптики // Квантовая электроника.- 199421, № 7,-С. 665-669.

124. Вдовин Г.В., Четкин С.А. Активная коррекция тепловой линзы твердотельного лазера. Использование резонатора управляемой конфигурации // Квантовая электроника 1993.- 20, № 2 - С. 167-171.

125. Bragg W.L. Microscopy on the base of ware front reconstruction// Nature — 1950,-№4218,-P. 399-400.

126. Денисюк Ю.Н. Об отражении оптических свойств объекта в волновом поле рассеянного им излучения //Оптика и спектроскопия.- 1963- 15, № 4-С. 522-532.

127. Степанов Б.И., Ивакин Е.В., Рубанов A.C. О регистрации плоских и объемных динамических голограмм в просветляющихся веществах // Доклады АН СССР,- 1971.- 196, № З.-С. 567-569.

128. Алексеев В.А., Собельман И.И. О преобразовании лазерного излучения при вынужденном комбинационном рассеянии //ЖЭТФ,- 1968- 54-С. 1834-1843.

129. О связи между волновыми фронтами отраженного и возбуждающего света при вынужденном рассеянии Мандельштама-Бриллюэна / Зельдович Б~Я., Поповичев В.И., Рагульский В.В. и др. // Письма в ЖТФ- 1972- 15, № 3-С. 160-164.

130. Бельдюгин И.М., Галушкин М.Г., Земсков Е.М. Обращение волнового фронта светового излучения с использованием обратной связи при четы-рехволновом взаимодействии // Квантовая электроника.- 1984.- 11, №5.-С. 887-892.

131. Бельдюгин И.М., Зельдович Б.Я., Золотарев М.В., Шкунов В.В.// Квантовая электроника 1985 - 12-С. 2394.

132. Бельдюгин И.М., Золотарев М.В., Киреев С.Е., Одинцов А.И. // Квантовая электроника 1986.- 13.- С. 826.

133. Бетин А.А., Кирсанов А.В. Селекция обращенной волны в ЧВОС-генера-торе с протяженной нелинейной средой // Квантовая электроника.— 1994.— 21, №3,-С. 237-240.

134. Кирсанов А.В., Яровой В.В. ОВФ спекл-неоднородного пучка ЧВОС-ге-нератором на стекле с Nd // Квантовая электроника,- 1997.- 24, №3.-С. 245-250.

135. Изменение показателя преломления лазерного кристалла Nd:YAG при возбуждений ионов NdJ / Антипов O.J1., Кужелев А.С, Лукьянов А.Ю., Зиновьев А.П. // Квантовая электроника 1998 - 25, № 9 - С. 1-8.

136. Обращение волнового фронта при четырехволновом взаимодействии в среде с тепловой нелинейностью / Васильев Л.А., Галушкин М.Г., Серегин A.M. и др.//Квантовая электроника 1982- 9, № 8- С. 1571-1575.

137. Обращение волнового фронта при четырехволновом взаимодействии в лазерных средах / Галушкин М.Г., Димаков С.А., Оношко Р.Н. и др. // Известия АН СССР. Сер. физ 1990.- 54, № 6.- С. 1042-1051.

138. Abrams R.L., bind R.C. Degenerate four-wave mixing in absorbing media// Opt. Lett.- 1978.- 2, № 4. P. 94-96.

139. Tomita A. Phase conjugation using gain saturation of a Nd:YAG laser // Appl. Phys. Lett.- 1979,- 34, № 7.- P. 463-464.

140. Nd:YAG laser with cavity formed by population inversion gratings / An-tipov O.L., Belyaev -S.I., Kuzhelev A.S. et all // Proceeding of SPIE.- 1998.-3267,-P. 181-188.

141. Твердотельные лазеры с самонакачивающимися ОВФ—зеркалами в активной среде / Бельдюгин И.М., Беренберг В.А., Васильев А.В. и др. // Квантовая электроника.- 1989 16, № 6 - С. 1142-1145.

142. Теоретическое исследование эффективности обращения волнового фронта в инвертированном углекислом газе / Васильев Л.А., Галушкин М.Г., Серегин A.M. и др. // Известия АН СССР. Сер. физ- 1981,- 45, № 8-С. 1412-1416.

143. Галушкин М.Г., Карасев В.А., Митин К.В. Низкопороговое ОВФ излучение твердотельных лазеров в собственной активной среде // Программа и сборник аннотаций докладов VI Международной конференции «Лазерные технологии'98», Шатура, НИЦТЛ РАН.- 1998.- С. 46.

144. Green R.P.M., Crofts G.J., Damzen M.J. Phase conjugate reflectivity and diffraction efficiency of gain gratings in YAG:Nd // Opt. Commun 1993- 102-P. 288-292.

145. Brignon A., Hujgnard J.-P. Transient analysis of degenerate four-wave mixing with ortogonaly polarized pump beams in a saturable Nd:YAG amplifier// IEEE J. Quantum Electron.- 1994.- 30, № 9,- P. 2203-2210.

146. Self-pumped phase-conjugate loop resonators using four-wave mixing in solidstate gain media / Brignon A., Feugnet G., Hujgnard J.-P. et all // Opt. Lett-1995.-20.-P. 548.

147. Vectorial phase conjugation via four-wave mixing in isotropic saturable-gain media / Syed K.S., Crofts G.P., Green R.P.M., Damzen M.J. // J. Opt. Soc. Am.-1997.- 14, № 8.- P. 2067-2078.

148. Изменение показателя преломления лазерного кристалла Nd:YAG при возбуждении ионов Nd3+ / Антипов О.Л., Кужелев А.С., Лукьянов А.Ю. и др. // Квантовая электроника 1998 - 25. № 9- С. 1-8.

149. Holographic laser oscillator which adaptively corrects for polarization and phase distortions / Green R.P.M., Udaiyan D., Crofts G.J. et all // Physical Review Letters.- 1996.-77, № 17,-P. 3533-3536.

150. Self-pumped phase-conjugate loop resonators using four-wave mixing in solidstate gain media / Sillard P., Brignon A., Huignard J.-P. et all // Proceeding of SPIE 1998,-3267,-P. 199-213.

151. Четырехволновое ОВФ в кристаллах LiF с F2, F2+, F2 центрами окраски / Басиев Т.Т., Воронько Ю.Н., Зверев П.Г., Миров С.Б., Прохоров A.M. // Письма в ЖТФ.- 1982.-8, №24,-С. 1532-1535.

152. Gellerman W., Muller A. et al // J. Appl. Phys.- 1987.- 61.- P. 1297.

153. Zhang Tao, Wan Liangfeng, Ruan Yungfeng. Nonlinear optical phase conjugateeffect coussed by F2 colour centre in LiF crystals // Chines Phys. Lett.- 1985 -2, №8,-P. 369-372.

154. Обращение волнового фронта в кристаллах LiF и NaF с центрами окраски / Басиев Т.Т., Зверев П.Г., Миров С.Б. и др. // II konf. «Phase conjugation of laser beam in nonline medium», Minsk.- 1990 C.21-26.

155. Лазер с ВРМБ и самонакачивающимся ОВФ-зеркалами / Пашинин П.П., Сидорин B.C., Туморин В.В. и др. // Квантовая электроника.- 1997 24, № 1.- С. 55-56.

156. Лазер с адаптивным петлевым резонатором / Буфетова Г.А., Климов И.В., Николаев Д.А. и др. // Квантовая электроника- 1995- 22, № 8-С. 791-792.

157. Мак A.A., Соме Л.Н., Фромзель В.А., Яшин В.Е. Лазеры на неодимовом стекле.- М.: Наука, 1990.- 288 с.

158. Федин A.B., Рулев A.B., Басиев Т.Т. Лазер на Nd-стекле с динамическим резонатором и пассивной модуляцией добротности // Письма в ЖТФ- 26, вып. 13.-2000,-С. 79-85.

159. Single-mode Nd lasers with adaptive cavity and self-phase-conjugation / Ba-siev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888.2000,- P. 676-680.

160. Powerful Neodymium Lasers with the Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 4353,- 2000.-P. 214-220.

161. Single-Mode Laser with Adaptive Cavity and Self-Phase Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // International Forum AHPLA'99. Osaka (Japan), 1999. Technical Digest.- P. 221.

162. Одулов С.Г., Соскин М.С., Хижняк А.И. Лазеры на динамических решетках.- М.: Наука, 1990,- 272 с.

163. Passive Q-Switching of a Self-Pumped Phase-Conjugate Nd:YAG Loop Resonator / Fedin A.V., Gavrilov A.V., Basiev T.T. et al // Laser Physics 9, № 2,-1999.-P. 433-436.

164. A.C. № 331451 СССР МКИ В 23 К 26/00. Лазерное устройство для обработки твердых тел. Кравец А.Н., Компанец И.Н., Федин А.В.

165. Зельдович Б .Я., Пилипецкий Н.Ф., Шкунов В.В. Обращение волнового фронта М.: Наука - 1985 - 240 с.

166. Efficient Nd:GGG Laser with Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Osiko V.V., Ruliov A.V. // Laser Physics.- 11, № 6.- 2001 -P. 807-809.

167. Перспективный ГГГ:Ш-лазер с ОВФ в активной среде / Басиев Т.Т., Федин А.В., Рулев А.В. и др. // Изв. АН. Сер. физ.- 66, № 8- 2002-С. 1 177-1179.

168. Concentration Dependence of Fluorescence Lifetime of Nd 3+-doped Gd3Ga5Oi2 Lasers / K. Maeda, N. Wada, M. Umino et all. // Jap. J. Appl. Phys.- 1984.- 23, № 10,- P. 1759-1760.

169. Эффективный лазер на кристалле гадолиний-галиевого граната с неодимом / М.Е. Дорошенко, В.В. Осико, В.Б. Сигачев и др. // Препринт № 95, ИОФ РАН,- 1990.-24 с.

170. A. Penzckofer. Solid State Lasers // Prog. Quant. Electr.- 1988.- 12-P. 291-427.

171. Одномодовый ИАГ:Ш-лазер с самнакачивиющимся фазово-сопряженным петлевым резонатором / Басиев Т.Т., Федин А.В., Гаврилов А.В., Сметанин С.Н., Кялбиева С.А. // Квантовая электроника- 27, № 2- 1999-С. 145-148.

172. Design and application of a single-mode NdrYAG laser with self-pumped phase conjugation in laser crystals and saturable absorber / Antipov O.L., Fedin A.V., Basiev T.T. et al // Proceedings of SPIE.- 1999.-3688.-P. 13-17.

173. Одномодовый лазер с самообращением волнового фронта и его применение / Федин А.В., Гаврилов А.В., Басиев Т.Т., Сметанин С.Н. // Программа и сборник аннотаций докладов VI Международной конференции «Лазерные технологии'98». Шатура, НИЦТЛ РАН, 1998.

174. Fedin A.V., Gavrilov A.V., Basiev Т.Т., Smetanin S.N. Single-mode Nd:YAG Laser with Wavefront Self-Conjugation // International Conference «La-sers'98». Tucson, Arizona (USA), 1998. Technical Digest.- P. 8.

175. Одномодовый ИАГ:№-лазер с самообращением волнового фронта и его применение / Басиев Т.Т., Федин А.В., Гаврилов А.В., Сметанин С.Н. // Изв. АН. Сер. физ 9, № 10.- 1999.-С. 1909-1913.

176. Single-mode Nd lasers with adaptive cavity and self-phase-conjugation / Ba-siev T.T., Fedin A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888.- 2000,- P. 676-680.

177. Powerful Neodymium Lasers with the Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // X Conference on Laser Optics. St. Petersburg (Russia), 2000 Conference Digest, P. 55.

178. Powerful Neodymium Lasers with the Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // CLEO/Europe-2000. Nice, France, 2000.-Conference Digest, P. 87.

179. Powerful Neodymium Lasers with the Self-Phase-Conjugation / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 4353.- 2000,-P. 214-220.

180. Патент РФ № 2157035 МКИ H 01 S 3/11. Лазерная система одномодового излучения с динамическим резонатором / Антипов О.Л., Басиев Т.Т., Гав-рилов A.B., Кужелев A.C., Сметанин С.Н., Федин A.B.

181. Лазер с ВРМБ и самонакачивающимся ОВФ-зеркалами / Пашинин П.П., Сидорин B.C., Туморин В.В. и др. // Квантовая электроника- 1997 24,• №1,-С. 55-56.

182. Твердотельные лазеры с самонакачивающимися ОВФ-зеркалами в активной среде / Бельдюгин И.М., Беренберг В.А., Васильев A.B. и др. // Квантовая электроника 1989,- 16, № 6 - С. 1142-1145.

183. Пашинин П.П., Туморин В.В., Шкловский Е.'И. Пространственная структура основной моды петлевого резонатора с голограммами на решетках усиления / Квантовая электроника 25, № 8 - 1998 - С. 727-729.

184. Self-Q-switching at phase conjugation in active media / Fedin A.V., Kyal-bieva S.A., Gavrilov A.V., Smetanin S.N. // Proceedings of SPIE- 4644-2002,-P. 312-318.

185. Обращение волнового фронта при ВРМБ деполяризованной накачки / Басов Н.Г., Ефимков В.Ф., Зубарев И.Г. и др. // Письма в ЖЭТФ.- 1978.- 28, № 4,-С. 215-319.

186. Лазерный интерферометр с обращающими волновой фронт зеркалами / Басов Н.Г., Зубарев И.Г., Миронов А.Б. и др. // ЖЭТФ 1980 - 79, № 5.-С. 1678-1686.

187. Патент РФ № 2095899 МКИ 6 Н 01 S 3/02. Лазерное устройство одномодо-вого излучения / Т.Т. Басиев, А.Н. Кравец, В.В. Осико, A.M. Прохоров.

188. Рагульский В.В. Обращение волнового фронта при вынужденном рассеянии света М.: Наука - 1990 - 179 с.

189. Very high energy SBS phase conjugation and pulse compression in fluorocarbon liquids / Kmetik V., Yoshida H., Fujita H. et al // Proceedings of SPIE.- 3889.-P. 818-825.

190. Отражение ВРМБ зеркал на основе тетрахлоридов элементов 4 группы периодической системы / Волынкин В.М., Грацианов К.В. и др. // Квантовая электроника.- 1985,- 12, № 10.- С. 2481-2483.

191. Регистрация флуктуаций фазы вынужденно-рассеянного света / Васильев М.В., Гюламирян А.Л., Мамаев А.В и др. // Письма в ЖЭТФ 1980 - 31, № П.-С. 673-677.

192. Бельдюгин И.М., Золотарев М.В., Шинкарева И.В. Статистический анализ фазовой синхронизации оптически связанных лазеров при внешней инжекции маломощного излучения // Квантовая электроника- 1997- 24, № 1.-С. 37-46.

193. Бельдюгин И.М., Золотарев М.В., Шинкарева И.В. Особенности фазовой синхронизации оптически связанных лазеров при близкодействующем взаимодействии // Квантовая электроника,- 1998 25, № 11.- С. 993-997.

194. Nd:YAG oscillator-amplifier with a photorefractive phase conjugator / Tei K., Niwa Y., Kato M. et al // Proceedings of SPIE.- 3889.- P. 627-632.

195. Бабин А.А., Фельдштейн Ф.И., Фрейдман Г.И. Двухпроходовый усилитель цуга субнаносекундных импульсов с ВРМБ-зеркалом // Квантовая электроника,- 1989,- 16, № 10,- С. 2025-2027.

196. Голубенцев А.А., Лиханский В.В. Особенности фазирования набора оптически связанных лазеров со случайным разбросом собственных частот // Квантовая электроника 1990.- 17, № 5.- С. 592-593.

197. Четырехпроходный лазерный усилитель на YAG:Nd с компенсацией аберрационных и поляризационных искажений волнового фронта / Андреев Н.Ф., Кузнецов С.В., Палашов О.В. и др. // Квантовая электроника-1992,- 19, № 9,- С. 862-864.

198. Пашинин П.П., Сидорин B.C., Шкловский Е.И. Усиление цуга наносе-кундных импульсов в схеме двухпроходового усилителя с ВРМБ-зеркалом // Лазерная техника и оптоэлектрон 1993 - 68—69, № 1-2 - С. 63-64.

199. Андреев Н.Ф., Палашов О.В., Хазанов Е.А. Компактный одночастотный YAG:Nd^a3ep, устойчивый к разъюстировкам // Квантовая электроника-1997,- 21, № 7,- С. 640-642.

200. О предельных энергетических параметрах излучения в лазерных системах на неодимовом стекле / Ешмеметьева Е.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П. и др. // Квантовая электроника 1992 - 19, № 9.- С. 837-841.

201. Phase conjugation for improving the beam quality of solid state and excimer lasers / Eichler H.J., Dehn A., Haase A. et al // Proceedings of SPIE 3267-P. 158-169.

202. Синхронизация излучателей многоканального лазера с помощью пространственного фильтра / Александров А.Г., Ангелуц А.А., Васильцев В.В. и др. // Квантовая электроника,- 1990,- 17, № 11- С. 1462-1463.

203. Беспалов В.И., Пасманик Г.А. Нелинейная оптика и адаптивные лазерные системы. М.: Наука, 1985.-166 с.

204. Пасманик Г.А., Хазанов Е.А. О точности фазировки ортогонально поляризованных лазерных пучков при их совместном ОВФ на основе четырех-волнового взаимодействия световых волн с гиперзвуком // Квантовая электроника,- 16, № 10,- С. 2070-2073.

205. Хазанов Е.А. Временная и поляризационная устойчивость при четырехволновом взаимодействии световых волн с гиперзвуком // Квантовая электроника,- 18, № 8,- С. 977-982.

206. Pulse-Repetition Solid-State Lasers with SBS Cells / Andreev N.F., Babin A.A., Khazanov E.A. et al // Laser Physics.- 1992.- 2, № 1.- P. 1-17.

207. ОВФ высокочастотной серии импульсов при ВРМБ сфокусированных пучков / Крайнов В.В., Мак А.А., Русов В.А. и др. // Квантовая электроника.-19.91.- 18, № 8,- С. 959-962.

208. Two-wave mixing in Nd:YAG by gain saturation / A. Brignon, J.-P. Huignard // Opt. Lett.- 1993,- 18,-P. 1639-1641.

209. Генерация твёрдотельных лазеров с самонакачивающимся ОВФ-резонато-ром / Беренберг В.А., Васильев А.Е., Мочалов И.В. и др. // Оптика и спектроскопия,- 1988 65, № 3.- С. 506-507.

210. Kogelnik Н. Imaging of Optical Modes Resonators with Internal Lenses // Bell. Syst. Tech. J.- 1965.- 44, № 6,- P. 455-494.

211. Bowers M.W., Boyd R.W. Phase Locking via Brillouin-Enhanced Four-Wave-Mixing Phase Conjugation // IEEE J. Quantum Electron- 1998 34, №4-P. 634-644.

212. Kravetz A.N., Kravetz S.A. YAG:Nd laser system with parallel connection of active elements and passive Q-switching // Proceedings SPIE.- 1995.- 2713-P. 124-129.

213. Kravetz A.N., Kravetz S.A., Trifonov I.I. Phase conjugated laser system with parallel connection of active elements // Proceedings SPIE.- 1995.-2771,-P. 88-94.

214. Robin J.E., Nordin P. Improved CW laser penetration of solids using a superimposed pulsed laser // Appl. Phys. Lett.- 1976.- 29, № 1 .- P. 3-5.

215. Вейко В.П., Либенсон М.Н. Использование комбинированного излучения для обработки материалов // Письма в ЖТФ 1977 - 3, № 6 - С. 882-885.

216. Разрушение металлов при лазерном пробое на границе раздела с жидкостью / Арутюнян Р.В., Баранов В.Ю., Большов JI.A. и др. // Доклады АН СССР,- 1983,-276, №6,-С. 1364-1367.

217. Вытеснение расплава при нестационарном лазерном воздействии на металлы / Арутюнян Р.В., Большов JI.A., Головизнин В.М. и др. // Доклады АН СССР,- 1987,- 292, № 1.- С. 89-92.

218. Вынос материала твердой мишени при комбинированном воздействии двух лазерных импульсов разной длительности / Арутюнян Р.В., Баранов

219. B.Ю., Большов JI.A. и др. // Квантовая электроника.- 1984.- 11, № 61. C. 1220-1224.

220. Теплогидродинамические модели воздействия импульсно—периодического излучения на материалы / Арутюнян Р.В., Баранов В.Ю., Большов JI.A. и др. // Квантовая электроника 1987.- 14, № 2 - С. 271-278.

221. Воздействие лазерного излучения на материалы / Арутюнян Р.В., Баранов В.Ю., Большов JI.A. и др.- М.: Наука, 1989.- 367 с.

222. Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н. Лазерная обработка материалов,-М.: Машиностроение, 1975 296 с.

223. Возможности комбинированного воздействия излучения двух YAG:Nd3+-лазеров на металлы / Гиппиус H.A., Данилейко Ю.К., Ионов П.В. и др. // Доклады АН СССР.- 1989,-308, № 5.-С. 1122-1127.

224. Разрушение арсенида галлия непрерывным излучением ИАГ.Ш-лазера при импульсной подсветке / Бумялис A.B., Вайчикаускас В.В., Мурау-скас Э.Я. и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ.- 1985,- 49, № 6,- С. 1200-1202.

225. Повышение эффективности резки алюминиевых сплавов комбинированным лазерным излучением / Кравец А.Н., Федин А.В., Крайнов А.С. и др. // Сварочное производство.- М., 1997 № 8 - С. 34-39.

226. Increasing the efficiency of aluminium alloys with a combined laser beam / Kravets A.N., Fedin A.V., Shilov I.V. et al // Welding International.- 1998,- 12, №2.-P. 142-146.

227. Effect of CO2 laser radiation pulling into a narrow channel in metal processing by combined laser radiation / Fedin A.V., Shilov I.V., Krainov A.S. et al // Proceedings ofSPIE.- 1999.- 3688,- P. 185-190.

228. Эффект затягивания излучения С02-лазера в узкий канал при обработке металлов комбинированным лазерным излучением / Федин А.В., Шилов И.В., Крайнов А.С. и др. // Изв. АН. Сер. физ.- 9, № 10.- 1999.-С. 2055-2060.

229. Energy-Saving Laser Technologies for Materials Processing / Fedin A.V., Shilov I.V., Malov D.V. et al // Proceedings of the International Conference on La-sers'98. Ed. By V.J. Corcoran and T.A. Goldman. STS Press, McLean, VA (USA), 1999,-P. 203-210.

230. Economic technology of laser cutting / Fedin A.V., Shilov I.V., Vassiliev V.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888,- 2000.- P. 689-698.

231. Свидетельство РФ №. 4092 на полезную модель В 23 К 26/00. Лазерное устройство маломодового излучения для термической обработки материалов / Кравец А.Н., Федин А.В., Крайнов А.С., Родин В.Ю.

232. Федин A.B., Чащин Е.А. Сварка алюминиевых сплавов комбинированным излучением // Изв. АН. Сер. физ- 2002.- 66, № 7.- С. 973-975.

233. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х томах. Т 1. Свариваемость материалов / Под ред. Э.Л. Макарова М.: Металлургия, 1991.- 528 с.

234. Рабкин Д.М. Металлургия сварки плавлением алюминия и его сплавов-Киев: Наукова думка, 1986 256 с.

235. Рязанцев В.И., Федосеев В.А., Савостиков А.Н. Углеводородная гипотеза металлургической пористости при сварке алюминиевых сплавов // Сварочное производство.-М., 1998.-№ 5.-С. 22-26.

236. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Сварка алюминия и сплавов- Киев: Наукова думка, 1983 80 с.

237. A.C. № 1764904 МКИ В 23 К 26/00. Способ лазерной обработки / Одинцов H.H., Редозубов В.Д., Смирнов B.C., Картавый С.Н.

238. Андрияхин В.М. Процессы лазерной сварки и термообработки М.: Наука, 1988.- 176 с.

239. Лазерная перфорация отверстий в панелях из титановых сплавов / Рязанцев В.И., Бородин Ю.М., Федосеев В.А. и др. // Сварочное производство.-1998.-№4.-С. 39-42.

240. Высокопроизводительная струйная электроэрозионная обработка отверстий малого диаметра в лопатках перспективных двигателей / Кара-сев К.К., Логунов A.B., Книвель А.Я. и др. // Вестник машиностроения-1996,-№4,-С. 33-35.

241. Сафонов А.Н. Производство и использование лазерной техники для обработки материалов // Сварочное производство 1997.- № 2.- С/22-26.

242. Рыкалин H.H., Углов A.A., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов.-М: Машиностроение, 1985.-496 с.

243. Рэди Дж. Действие мощного лазерного излучения.- М.: Мир, 1974.

244. Терегулов Н.Г., Соколов Б.К., Варбанов Г, и др. Лазерные технологии на машиностроительном заводе.-Уфа, 1993 263 с.

245. Machining of sub-micron holes using a femtosecond laser at 800 nm / Pronko P.P., Dutta S.K., Squler J. et al // Opt. Commun.- 1995.- 114, № 1-P. 106-109.

246. Turning up the power in fiber laser systems / Rockwell D.A., Mangir M.S., Betin A.A. et all //Photonics Spectra.- 1996.-30, № 9,-P. 103-109.

247. Prazisionsbearbeitung mit dem Nd:YAG-laser // Maschinenmarkt- 1997-№33,-P. 30-35.

248. Feinbohren mit Laserstrahliing // Technica (Suisse).- 1994- 43, № 10 — P. 59-65.

249. Патент США № 5166493 МКИ5 B23K 26/00. Apparatus and method of boring using laser / Inagawa Hideo, Nojo Shigenobu, Cannon K.K.

250. Патент РФ № 2192341 МКИ H 01 S 3/11. Способ прошивки прецизионных отверстий лазерным излучением / Басиев Т.Т., Гаврилов А.В., Осико В.В., Прохоров A.M., Сметанин С.Н., Федин А.В.

251. High-effective laser hole drilling in metals and alloys / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V. et al // Proceedings of SPIE.- 3888.- 2000.- P. 685-688.

252. Прошивка отверстий в металлических материалах с помощью пачек лазерных импульсов высокой интенсивности / Горный С.Г., Григорьев A.M., Лопота В.А. и др. // Сварочное производство 1998 - № 2- С. 39-41.

253. Basiev Т.Т., Powell R.C. Introduction to the special issue on soled-state Raman lasers // Optical Materials.- 1999,- №11.- P. 301-306.

254. Вынужденное комбинационное рассеяние в кристаллах щелочноземельных вольфраматов / Зверев П.Г., Басиев Т.Т., Соболь А.А. и др. // Квантовая электроника.- 2000,- 30, № 1.- С. 55-59.

255. Thermal lensing in a Barium nitrate Raman laser / Park H.M., Blows J.L., Piper J.A., Omatsu T. // Advanced Solid-State Lasers. Technical Digest. Seattle, Washington, January 28-31, 2001,- P. 276-278.

256. Басиев Т.Т. Спектроскопия новых ВКР-активных кристаллов и твердотельные ВКР-лазеры // УФК- 1999.- 169, № 10,- С. 1149-1155.

257. Crystalline and Fiber Raman Lasers / Basiev T.T., Osiko V.V., Prokhorov A.M. et al // Solid-State Mid-Infrared Laser Sources, Topics Appl. Phys.- 2003.-89-P. 351-396.

258. SRS Transformation of the Radiation of a Self-Pumped Phase-Conjugate Laser / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V., Osiko V.V., Smetanin S.N. // Laser Physics.- 13, № 8.- 2003,- P. 1013-1016.

259. High-Average-Power BaW04 Raman Laser Pumped by a Self-Phase-Conjugated Nd-laser / Basiev T.T., Fedin A.V., Gavrilov A.V., Osiko V.V., Smetanin S.N. // CLEO/Europe-2003. Munich, Germany, 2003.- Conf. Digest, P. 85.

260. Nd:YAG laser//Appl. Phys. Lett.- 1968,-12, № 4,-P. 128-131.

261. Sumida D.S., Rockwell D.A., Mangir M.S. Energy Storage and Heating Measurements in Flashlamp-Pumped Cr:Nd:GSGG and Nd:YAG // IEEE J. Quantum Electron.- 1988.- 24, № 6,- P. 985-994.

262. Koechner W., Rice D.K. Effect of Birefringence on the Performance of Lineary Polarized YAG:Nd Lasers // IEEE J. Quantum Electron.- 1970.- 6, № 9,-P. 557-566. '

263. Кривовяз Я.М., Пуряев Д.Т., Знаменская M.A. Практика оптической измерительной лаборатории-М.: Машиностроение, 1974,- 193 с.

264. Копылов И.Л. Интерференционный метод измерения фокусных расстояний тепловых линз в активных элементах твердотельных оптических квантовых генераторов//ПТЭ,- 1979,-№ 1.-С. 195-196.

265. Kortz Н.Р., Ifflander R., Weber H. Stability and beam divergence of multimode lasers internal variable lenses // Appl. Opt 1981,- 20, № 11.- P. 2548-2553.

266. Magny V. Resonators for solid-state lasers with large-volume fundamental mode and high alignment stability // Appl. Opt.- 1986.- 25, № 1.- P. 107-117.

267. Лыков А.В. Теория теплопроводности M.: Высшая школа, 1968,- 600 с.

268. Лапота В.А., Сухов Ю.Т., Турчин Г.А. Модель лазерной сварки с глубоким проплавлением для использования в технологии // Изв. АН. Сер. физ-1997,-61, № 8.-С. 1613-1618.М