Управление выходными параметрами импульсных твердотельных лазеров тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

г Г ^

' ' " Од

с, г - — п ,< .

• ИЛЬЙЧЕВ Николай Николаевич

УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ИМПУЛЬСНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ (01.04.21 - лазерная физика )

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва, 1995 г.

На правах рукописи УДК 621.375

Работа вьшолиена в Институте общей физики РАН Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Н.В.Кравцов доктор физико-математических наук, профессор Ю.К.Воронько доктор физико-математических наук, профессор Н.Г.Ковальский

Ведущая организация: ФИАЛ им. П.НЛебедева.

_

Защита состоится .1995 г. в /-> часов на заседании

Специализированного совета №1 (Д.003.49.01) Института общей физики Российской Академии Наук по адресу: Москва В-333, ул. Вавилова, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИОФ РАН Автореферат разослан". 1995г.

Ученый секретарь Специализированного совета кандидат физико-математических наук

В.П.Макаров

Актуальность темы. Импульсные твердотельные лазеры на ионах неодима находят широкое применение в медицине, промышленности и научных исследованиях. В каждой из перечисленных областей необходимо излучение со своими особыми характеристиками, среди которых можно выделить как основные энергию и длительность импульса генерации, поперечное распределение интенсивности за выходным зеркалом, расходимость и спектр ихлучения генерации. Практика применения лазеров постоянно предъявляет все новые, как правило более жесткие, требования к их выходным параметрам, заставляя исследователей и разработчиков совершенствовать как их элементную базу, гак и метопы управления выходными характеристиками. Эффективное применение новых материалов, например, для активных элементов и пассивных затворов, невозможно без всестороннего исследования их свойств. Расширение областей практического применения лазеров, повышение качества и производительности их работы требует совершенствования старых и поиска новых, более эффективных, методов управления такими параметрами выходного излучения лазеров как расходимость, спектральный состав, энергия и временная форма импульса излучения, а также воспроизводимость этих характеристик.

Цель работы. Целью настоящей работы было улучшение основных характеристик импульсных твердотельных лазеров, в том числе: повышение коэффициента полезного действия, расширение диапазона регулируемых длительностей, контроль за поперечным и продольным модовым составом генерации и стабильность выходной энергии. Эта цель достигалась за счет применения новых лазерных материалов таких, как КНФС, П1;1\с1:Сг и ГСГТ:Нс1:Сг и исследования их генерационных характеристик, экспериментального и теоретического исследования радгагчных режимов работы импульсных твердотельных неодимовых лазеров, а также исследования свойств твердотельных пассивных затворов на основе 1лР:Р2" и УЛС .Сг4 (. Они включали в себя:

-исследование режимов свободной генерации и модуляции добротности лазеров на новых лазерных материалах КНФС, ГП :Мс1:Сг, ГСЛТ:№:Сг с целью оценки их перспективности и нахождения оптимальных условий их применения;

-исследование режима модуляции добротности с помощью ВРМБ-зеркала в неустойчивом резонаторе;

-создание и исследование лазера с большой длиной резонатора с активной синхронизацией мод и отрицательной обратной связью;

исследование режима активно-пассивной синхронизации мод в таком лазере;

-исследование стабильности выходной энергии импульсных твердотельных лазеров, работающих в режиме пассивной модуляции добротности;

-исследование стойкости пассивных затворов 1лР:Р2" к действию мощного инфракрасного излучения;

-исследование спектрального состава излучения лазеров на неодиме с пассивными затворами на основе кристаллов 1лР с Р2"-ЦО;

-исследование анизотропии нелинейного поглощения в кристаллах. ир^-иУА&Сг4^

Научная новизна и практическая ценность работы. Постановка и решение задачи исследования генерационных свойств новых лазерных материалов позволили определить оптимальные режимы применения концентрированного неодимового фосфатного стекла, а также провести оценку генерационных свойств ПТ:Ш:Сг и ГСГГ:№:Сг. Научная новизна состоит в полученном автором выражении для зависимости выходной энергии в режиме свободной генерации в импульсном режиме от параметров резонатора и системы накачки, которое учитывает длительность импульса накачки. Практическая ценность - исследованы генерационные свойства новых лазерных материалов: КНФС, ГГГ:№:Сг, ГСГТ:Ыс1:Сг.

Экспериментально реализован метод модуляции добротности неустойчивого резонатора при использовании обращающего волновой фронт ВРМБ-зеркала за счет перевода резонатора из неустойчивой конфигурации в устойчивую. Этот метод открывает возможности для создания лазеров с улучшенными характеристиками излучения и применим в лазерах с длиной волны отличной от 1.06 мкм.

Разработан метод получения цугов лазерных импульсов с длительностью 1-5 не и частотой следования около 2 МГц. Создан лазер, излучающий цуги импульсов с общей длительностью огибающей около 100 мке, при длительности отдельного импульса в цуге около 3 не и периоде следования около 500 не. Научная новизна заключается в применении отрицательной обратной связи в режиме активной синхронизации мод для увеличения длительности огибающей цуга. Практическая ценность - в возможности применения излучения с такими параметрами для исследования быстро протекающих процессов на интервале времен 10 - 100 мке с разрешением около 1 не, например, теневыми методами.

П остановка и решение задачи исследования стойкости Р," - ДО в кристаллах 1лР к воздействию мощного И К.-излучения позволили обнаружить новое явление - явление разрушения этих центров под действием мощного инфракрасного излучения. Кристаллы ЫР:Р2" находят широкое применение и как пассивные затворы в неодимовых лазерах и как активные элементы перестраиваемых лазеров с лазерной накачкой, поэтому ясна необходимость обеспечения надежной работы элементов на их основе, которая невозможна без учета возможности разрушения ЦО в процессе работы, чем и определяется практическая ценность. Кроме того, само существование явления разрушения ЦО открывает возможности для создания элементов резонатора, обладающих новыми свойствами.

Исследования спектрального состава излучения генерации неодимовых лазеров с пассивными затворами на основе кристаллов ЫР:Р2\ работающих в импулъсно-периодическом режиме, позволили обнаружить новое явление - самопроизвольное уменьшение ширины спектра генерации с увеличением числа импульсов. Научная новизна заключается в том, что это явление наблюдено впервые, практическая - открываются возможности для создания селектора продольных мод на основе кристалла ир:р2".

Исследования нелинейно-оптических свойств кристаллических пассивных затворов на основе 1лР:2~ и УАС;Сг4т позволили обнаружить явление анизотропии нелинейного поглощения в этих кристаллах на длине волны 1.06 мкм. Научная новизна заключается в развитии метода анизотропии нелинейного поглощения для исследования примесных центров в кристаллических матрицах. Практическая ценность - этим методом исследованы кристаллы 1лР:Р:2" и УАО:Сг4+. Для последнего кристалла сделан вывод, что на длине волны 1.06 мкм экспериментальным данным в наилучшей степени соответствует феноменологическая модель, в которой поглощение света примесными центрами происходит при его взаимодействии с тремя группами линейных диполей, ориентированных вдоль главных кристаллографических осей.

Создай одночаетотный лазер на стекле с неодимом, в котором в качестве селектора продольных мод применен кристалл ПР с Р2 - центрами окраски, с записанной в нем излучением генерации решеткой поглощения. Тем самым продемонстрирована возможность практического применения кристалла ЦР'Р2~ для эффективной селекции продольных мод.

Исследования стабильности выходной энергии в импульсных твердотельных лазерах с пассивной модуляцией добротности позволили определить влияние длины резонатора, пассивного затвора и стабильности источника накачки на воспроизводимость энергии в импульсе генерации,

что позволило создать лазсрьг со стабильностью выходной энергии 0.2 - 0.3 % как при широком (3-5 см"1), так и узком ( 0.02 см1) спектрах излучения.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Исследованы генерационные характеристики импульсных лазеров с АЭ из концентрированного неодимового фосфатного стекла в режиме свободной генерации и модуляции добротности. В малогабаритных лазерах на КНФС получен КПД 4.3% в режиме свободной генерации и 1% в режиме модуляции добротности. Определены генерационные характеристики кристаллов ГТТ:Ш:Сг и ГСГГ:Ш:Сг. Найдено, что по эффективности использования оптического излучения накачки указанные кристаллы превосходят УАО:№ в 2-3 раза.

2. Экспериментально реализован метод модуляции добротности резонатора неодимового импульсного лазера при переводе его из неустойчивой конфигурации в устойчивую за счет возникновения в резонаторе под действием излучения генерации обращающего волновой фронт ВРМБ-зеркала. Получен режим модуляции добротности при полном заполнении апертуры активного элемента и близкой к дифракционной расходимости излучения.

3. Обнаружено и экспериментально исследовано явление разрушения Р2" - центров окраски в кристаллах ПР под действием мощного излучения с длиной волны 1.06 мкм. Предложено объяснение этого явления, заключающееся в том, что разрушение центров происходит при двухфотонном поглощении из возбужденного состояния.

4. Обнаружено и объяснено явление самопроизвольного сужения спектра генерации неодимовых импульсно-периодических лазеров с пассивными затворами на основе кристалла ир.р2" с увеличением числа импульсов, которое заключается в том, что в результате разрушения Р2~ -ЦО под действием излучения генерации в кристалле записывается решетка поглощения, обладающая спектрально-селективными свойствами.

5. Создан и исследован стабильный по выходной энергии импульсный твердотельный лазер с широким спектром излучения генерации с пассивной модуляцией добротности на основе кристалла 1ЛР:Р2". Достигнуто относительное стандартное отклонение среднего значения выходной энергии (кратковременная стабильность) 0.2-0.3%.

6. Создан стабильный по выходной энергии (кратковременная стабильность 0.5 %) одночастотный лазер с пассивным затвором на основе кристалла ЫИ, который одновременно служил в качестве селектора

продольных мод за счет записанной в нем излучением генерации решетки поглощения.

7. Метод исследования поглощающих примесных центров в кристаллах, который основан на измерении поляризационной зависимости нелинейного пропускания исследуемых центров и самоиндуцировагагого поворота плоскости поляризации мощного излучения. С помощью этого метода исследованы кристаллы LiF:F2" и YAG:Cr4'.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех частей и заключения. В конце работы приведен список литературы. Общий объем диссертации - 142 страницы, 38 рисунков и 1 таблица. Список литературы содержит 119 наименований.

Апробация работы. Основные результаты работы изложены в 40 работах, опубликованных в научных журналах и доложенных на Всесоюзных и Международных конференциях, в том числе и с приглашенным докладом. По результатам работы получено 4 авторских свидетельства. Общее число опубликованных автором работ - 90.

Ниже перечислены конференции, на которых были доложены основные результаты работы:

1. II Всесоюзная конференция "Оптика лазеров'80", Ленинград, 1980 г.

2. III Всесоюзная конференция "Оптика лззеров'82", Ленинград, 1982г.

3. IV Всесоюзная конференция "Оптика лазеров'84", Ленинград, 1984г.

4. V Всесоюзная конференция "Оптика лазеров'87", Ленинград, 1987 г.

5. "Optica'88", Third International Simposium on Modem Optics,

Budapest, 19S8r.

6. У11 Международная конференция "Оптика лазеров'93",

С.-Петербург, 1993 г.

7. "Спектроскопия лазерных материалов", IX семинар совещание,

Краснодар, 1993 г.

Личный вклад автора. Содержание диссертации отражает личный вклад автора в опубликованные работы. Комплекс исследований, результаты которых приведены в настоящей диссертационной работе, выполнен в рамках научно-исследовательских работ под руководством и при непосредственном участии автора.

Краткое содержание работы. Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, сформулированы цели работы, описаны основные результаты работы, сформулированы научные положения, выносимые на защиту.

Часть 1. Исследование режимов свободной генерации и модуляции добротности.

В первой части изложены результаты теоретического и экспериментального исследования режимов свободной генерации и модуляции добротности импульсных лазеров на неодиме.

В п. 1.1 на основе кинетических уравнений и баланса энергии получено выражение для зависимости энергии в импульсе генерации в режиме свободной генерации. От известных в литературе оно отличается тем, что в нем в явном виде учтена длительность импульса накачки. В литературе подробно рассмотрены два предельных случая: а) - длительность импульса накачки Т мала по сравнению со временем жизни верхнего лазерного уровня Тиб)- Т» Т. Последний случай соответствует непрерывному режиму работы. Промежуточный случай, когда Т » X , а этот случай часто встречается на практике, из рассмотрения выпал. В нашей работе было получено приближенное выражение для энергии генерации в случае, когда Т«т:

^=ЕнГ|(8/8о)-1п(1/К)/(1П(1/К)+]()-0.5ЕО8-1П(1/К)(1+Т/Т), (1)

где: Ен- энергия накачки, И. - коэффициент отражения выходного зеркала, X - внутрирезонаторные потери, 50, в - площади поперечного сечения АЭ

и генерации, Е0=Ь\'/а' - плотность энергии насыщения, СУ - сечение генерационного перехода, Иу - энергия кванта генерации, И - постоянная Планка, V - частота генерации, Г| - предельный дифференциальный КПД, т.е. такой наклон будет иметь зависимость \У(ЕН), если излучение генерации полностью заполняет апертуру АЭ и внутрирезонаторные потери отсутствуют. Предполагается, что излучение генерации частично заполняет апертуру АЭ. Кроме того, принято, что поперечное распределение излучения в АЭ - прямоугольное. В предельных случаях Т»т и Т<<т выражение (1) для выходной энергии переходит в известные из литературы выражения для энергии генерации в импульсном и выходной мощности в непрерывном режимах работы.

Основные ограничения на применимость (1) следующие: а) превышение над порогом генерации должно быть больше 2, чтобы можно было пренебречь потерями за счет конечного времени жизни верхнего лазерного уровня Т после начала действия импульса накачки, когда порог генерации еще не достигнут; б) коэффициент отражения выходного зеркала

К>30%, в этом случае можно считать распределение интенсивности (суммарное - в прямом и обратном направлений) вдоль резонатора однородным; в) ширина спектра генерации должна быть достаточно велика, чтобы неоднородностью поля в АЭ, обусловленной интерференцией встречных волн, можно было пренебречь; г) поперечное распределение излучения генерации в АЭ - прямоугольное.

С помощью (1) можно оценивать различные параметры системы накачки и резонатора, влияющие на энергию генерации. В частности, измерив несколько зависимостей энергии генерации от энергии накачки при разных значениях коэффициента отражения выходного зеркала можно найти как внутрирезонаторные потери, так и предельный коэффициент полезного действия системы, что важно с точки зрения оцени! генерационных характеристик новых лазерных материалов.

В п 1.2. проведено рассмотрение режима модуляции добротности. Также как и в предыдущем пункте на основе кинетических уравнении и баланса энергии получены выражения, связывающие энергию генерации, плотность энергии внутри резонатора и превышение над порогом. Вывод сделан в предположении, что 1) распределение инверсии (или коэффициента усиления) по поперечному сечению АЭ однородно, 2) время обхода фотоном резонатора много меньше длительности импульса генерации, 3) ширина спектра генерации достаточно велика, так что выгоранием инверсии под действием стоячих волн можно пренебречь, 4) поперечное распределение излучения генерации - прямоугольное.

Если обозначить через X отношение плотности энергии внутри резонатора к плотности энергии насыщения Е0, превышение над порогом генерации через 1+у, тогда для X можно получить следующее уравнение:

Х=(1+у)(1-ехр(-Х)>, (2)

которое аналогично известному из литературы уравнению, связывающему начальное и конечное значения инверсии. Ценность выражения (2) в том, что оно определяет связь между нормированной величиной плотности энергии внутри резонатора и превышением над порогом. На эксперименте обычно известно превышение над порогом (I (-V), поэтому из (2) можно оценить X. Знание X очень важно при оценке надежности работы лазера.

Энергия в импульсе генерации связана с величиной X как

W=0.5EoS-X-ln(l/R)

(3)

Для описания режима пассивной модуляции добротности необходимо выбрать величину V в виде:

где Т - начальное пропускание затвора; предполагается, что затвор просветляется полностью. Учесть неактивные потери в затворе достаточно просто, если их выделить в начальном пропускании и включить во внутрирезонаторные потери %. При этом помимо предположений, сделанных при выводе (2), считается, что энергией, потраченной на просветление затвора, можно пренебречь. Это справедливо, если сечение поглощения в затворе значительно больше сечения генерационного перехода, что, как правило, выполняется в большинстве случаев, имеющих практическое значение.

В таблице 1 приведены результаты численного расчета величины безразмерной плотности энергии внутри резонатора X от превышения над порогом 1+v, рассчитанные по формуле (2). Таблица 1.

1+v 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 X 0.19 0.38 0.55 0.72 0.87 1.02 1.18 1.32 1.46 1.59 В пункте 1.3. изложены результаты экспериментального исследования генерационных свойств концентрированного неодимового фосфатного стекла. Главной отличительной особенностью этого активного материала является пониженное по сравнению с другими марками неодимовых лазерных стекол концентрационное тушение люминесценции. Можно сравнить по этому параметру, например, характеристики КНФС и промышленного стекла ГЛС 24. При большей в 1.4 раза концентрации неодима в стекле КНФС (8 • 10мсм"3), чем в стекле марки ГЛС 24 (5.7 • Ю20 см"3), времена жизни верхнего лазерного уровня в них практически совпадают (200 и 190 мкс, соответственно). Несмотря на то, что излучение оптической накачки более эффективно поглощается в АЭ с большей концентрацией неодима, имеющееся (пусть и пониженное) концентрационное тушение люминесценции уменьшает время жизни верхнего лазерного уровня, что представляет определенное препятствие на пути превращения поглощенной в АЭ энергии в энергию генерации. Налицо противоречие - увеличив концентрацию неодима, и тем самым

v=21n(l/T)/(ln(l/R)+X),

(4)

выиграв в запасенной энергии, можно, тем не менее, не получить выигрыша" в" энергии генераций. Таким образом, видно, что необходимо специальное исследование генерационных характеристик КНФС и поиск оптимальных режимов его применения в импульсных лазерах.

Генерационные свойства ЛЭ из КНФС исследовались в диапазоне накачек от 1 до 100 Дж как в режимах свободной генерации, так и модуляшш добротности (активной и пассивной). Исследовалась также генерация коротких (»2 не) импульсов света при лазерной накачке. Были проведены также сравнительные испытания некоторых марок лазерных стекол. Был исследован импулъско-периодичесхий режим работы. Были также исследованы генерационные характеристики КНФС при разных диаметрах АЭ - от 2 до 6 мм. Концентрации неодима были 1,2 • 1021 см"3 для АЭ диаметром 2 и 3 мм и 8 • 10м см"3 - для АЭ диаметром 4-6 мм.

Для АЭ 05/70 мм в режиме свободной генерации был достигнут абсолютный КПД 3.2% и КПД по наклону - 4.5%. В импульсно-периодическом режиме была получена средняя выходная мощность 15 Вт (мощность накачки - 500 Вт). Столь большое значение средней выходной мощности связано с высокой прочностью материала АЭ. По снятым экспериментально зависимостям выходной энергии от энергии накачки для двух значений коэффициента выходного зеркала, исходя из выражения (1), были вычислены предельный КПД по наклону Т] и внутрирезонаторные потери Х- Они оказались равными Т|=5±1%, Х=0.04+0.02. В данном случае применение выражения (1) позволило оцепить параметры КНФС как лазерного материала. В миниатюрных лазерах, при диаметре АЭ 2 мм при концентрации неодима 1,2 * 1021 см'3 был получен КПД 2% при энергии накачки около 5 Дж в режиме свободной генерации.

В режиме активной модуляции добротности с затвором на основе кристалла DKDP при использовании АЭ с размерами 06.2/100 мм были получены импульсы генерации с энергией 100 мДж при энергии накачки 10 Дж. В миниатюрных лазерах при диаметрах АЭ 2 мм в режиме активной модуляции добротности была получена выходная энергия 20 мДж при энергии накачки 4.2 Дж.

В режиме пассивной модуляции добротности с затвором на основе кристалла LiF с F2" - центрами окраски с АЭ из КНФС с диаметром 2 мм была получена выходная энергия 17 мДж при энергии накачки 3.6 Дж (R=60%, i=1.5 м, TEMqo), что для таких энергий накачки для неодимовых стекол на время выполнения работы было рекордным.

В пункте 1.4 приведены результаты исследования генерационных свойств кристаллов Г1Т:№:Сг и ГСГГ:Ш:Сг. Развитый выше подход оценки генерационных свойств позволил нам впервые оценить перспективность кристаллов гадолиний-галлиевого и гадолиний-скандий-галлиевого гранатов, активированных ионами неодима и хрома, где хром является сенсибилизатором. По зависимостям выходной энергии от энергии накачки в режиме свободной генерации для кристаллов rfT.Nd-.Cr, используя изложенную выше методику, были найдены внутрирезонаторные потери и предельный КПД. Они оказались равными 0,3 и 1,8%, соответственно. Предельный КПД оказался почти в 2 раза выше, чем для кристалла УАв^с! в той же системе накачки. Для УАС:Ш внутрирезонаторные потери и предельный КПД составили 0,1 и 0,5%, соответственно. Обратим внимание на большую величину потерь в первых кристаллах ГГТ, которые оказались обусловленными поглощением в этих образцах. Похожие результаты были получены и для кристаллов ГСГГ.

Часть 2. Отдельные случаи управления пространственными и временными характеристиками излучения лазеров. Стабильность выходной энергии.

Во второй части работы изложены результаты исследования режима модуляции добротности с помощью ВРМБ в неустойчивом резонаторе, режимы активной и активно-пассивной синхронизации мод в лазере с длиной резонатора около 64 м, генерации коротких импульсов в лазере с малой (2 см) длиной резонатора при лазерной накачке, стабильности выходной энергии в режиме пассивной модуляции добротности.

В пункте 2.1 рассмотрен режим модуляции добротности с помощью ВРМБ-зеркала. Известно, что ВРМБ-зеркало обладает свойством обращать волновой фронт отраженного излучения. Важной особенностью резонатора, у которого одно из зеркал обращает волновой фронт, является то, что такой резонатор всегда устойчив. Если поместить внутрь неустойчивого резонатора ВРМБ - активную среду, то при возникновении ВРМБ-зеркала под действием излучения генерации может произойти изменение геометрии резонатора и он должен стать устойчивым. Если при таком переходе произойдет уменьшение внутрирезонаторных потерь, то создадутся условия для генерации гигантского импульса.

Нами был исследован лазер на КНФС с неустойчивым резонатором и кюветой с ацетоном внутри резонатора. Кювета с ацетоном размещалась внутри телескопа, находившегося внутри резонатора, в области максимальной .интенсивности. При возникновении внутри кюветы под

действием излучения генерации ВРМБ-зеркала резонатор переходил из неустойчивой конфигурации в устойчивую. Энергия импульса генерации была 200-300 мДж, длительность - 10 - 15 не. Апертура АЭ диаметром 6.3 мм полностью заполнялась излучением генерации. Измеретте расходимости излучения показало, что она близка к дифракционной.

В пункте 2.2 приведены результаты исследования лазеров с большой и малой длинами резонатора. Лазер с большой длиной резонатора имел длину резонатора *64 м. Такая длина резонатора достигалась за счет располагавшейся внутри резонатора оптической линии задержки на сферических зеркалах. Отличительной особенностью лазера было применение режима активной синхронизации мод, когда управляющий сигнал, представлявший собой последовательность электрических импульсов с частотой следотшшя около 2 МГц, длительность которых (около 50 не) значительно меньше времени обхода светом резонатора (около 500 не), подавался на модулятор МЛ-102А непрерывно. Отметим, что период следования электрических импульсов и период обхода светом резонатора поддерживались как .можно более близкими, однако влияние расстройки на генерацию в работе специально не исследовалось. Длительность огибающей цуга импульсов генерации, если не принимать специальных мер, была 8-10 мкс. Такую же длительность имел первый пичок свободной генерации, при открытом затворе. Для увеличения длительности огибающей применялась отрицательная обратная связь (ООС). В результате действия ООС длительность генерации при включении цепи ООС увеличилась почти на порядок (до 100 мкс), при длительности отдельного пичка 3+5 не.

В этом пункте рассмотрено изменение длительности отдельного пичка при последовательных обходах резонатора в случае активио-пассивной синхронизации мод. Приведены результаты экспериментального исследования изменения длительности импульса в зависимости от его номера в цуге при разных значениях начального пропускатптя кюветы с раствором насыщающегося красителя 3274у в изобутиловом спирте. Найдено удовлетворительное согласие расчета и эксперимента на большей части цуга (около 2/3 от общей его длины). В конце цуга наблюдается расхождение между экспериментальными данными и теоретическим расчетом.

Другой возможный способ управления временными характеристиками излучения заключается в применении возможно более короткого резонатора для получения импульсов д лительностью в единицы наносекунд.

В этом разделе описан генератор лазерных импульсов наносекундной длительности на стекле КНФС с длиной резонатора 1.6 см. Накачка лазера производилась излучением второй гармоники неодимового лазера с модуляцией добротности. Длительность импульса накачки была около 30 не. Была получена длительность импульса генерации 2.5 не. Поперечное излучение соответствовало ТЕМ00 моде, Энергия излучения составляла 0.2 мДж при энергии накачки 4.5 мДж.

В пункте 2.3 приведены результаты исследования стабильности выходной энергии импульсных неодимовых лазеров с пассивной модуляцией добротности. Исследовалось влияние стабильности источника накачки, и длины резонатора на флуктуации энергии в импульсе генерации. В экспериментах по исследованию стабильности выходной энергии в режиме пассивной модуляции добротности, применялись затворы на основе кристалла 1ЛР с Р2~ центрами окраски, а в качестве активного материала -ГЛС-24П и УАС:Ш. Энергия генерации измерялась с помощью фотодиода типа ФД-24К. Сигнал с фотодиода регистрировался с помощью цифрового вольтметра типа АЦП-14, выполненного в стандарте КАМА К. Напряжение на разрядных конденсаторах измерялось непосредственно перед разрядом также с помощью цифрового вольтметра типа АЦП-14. Установка напряжения заряда осуществлялась специальным блоком опорного напряжения, выполненным в стандарте КАМАК. Управление экспериментом, сбор и обработка информации производилось с помощью ПЭВМ АГАТ.

В пункте 2.3.1 изложены результаты исследования влияния стабильности источника накачки на стабильность выходной энергии лазера с пассивной модуляцией добротности. Проведенные исследования показали, что энергия в импульсе генерации при пассивной модуляции добротности зависит от энергии накачки в диапазоне энергий накачки от порога до порога генерации двух импульсов. В работе приведены зависимости энергии в импульсе от напряжения на разрядных конденсаторах для ГЛС-24П и УАО^с! (в качестве параметра выбрано напряжение, а не энергия накачки, потому что исследовалось влияние стабильности источника накачки на стабильность выходной энергии). И для ГЛС-24П и для УАС:^'с1 рост энергии в импульсе генерации от первого порога до порога появления двух импульсов составлял около 7% (отметим, что генерация происходила на ТЕМ00 типе колебаний). Наличие такой зависимости говорит о том, что флуктуации напряжения на разрядных конденсаторах, которые определяются характеристиками блока питания, приведут к флукгуациям и выходной энергии. Чтобы выяснить, как сказывается стабильность

источника питания на стабильности выходной энергии, был предпринят эксперимент. Использовавшийся источник питания мог поддерживать установленное напряжение на конденсаторах от одного импульса к другому с точностью 0.2%. С помощью специальной программы, управлявшей блоком питания лазера, напряжение заряда менялось случайным образом в заданных пределах. При этом измерялись напряжение на конденсаторах перед разрядом U и энергия генерации W. Задавая программно разные пределы изменения напряжения, можно было искусственно менять стабильность источника питания заряда конденсаторов. Таким образом получались выборки (U¡, W¡) соответствующие разной стабильности блока питания, fio этим выборкам (U¡, W¡) (обычно i= 1 ,...,50) находились зависимости относительного стандартного отклонения среднего (ОСОС) значения энергии в импульсе генерации от ОСОС напряжения на конденсаторах. Обработка полученных данных показала, что флуктуации выходной энергии имеют вклад, обусловленный наличием упоминавшейся выше зависимости энергии в импульсе генерации от энергии накачки, а также имеются флуктуации, обусловленные иными причинами. Вычисленное относительное стандартное отклонение при идеальном источнике питания получилось равным 0.13% для стекла ГЛС-24П и 0.25% - для YAG:Nd. На эксперименте получено ОСОС энергии для ГЛС-24П 0.2-0.3%.

В пункте 2.3.2 приведены результаты исследования влияния длины резонатора на стабильность выходной энергии. Эксперимент показал, что в случае ГЛС-24П стабильность выходной энергии не зависит от длины резонатора при ее изменении от 60 см до ¡50 см. В случае YAG:Nd такая зависимость существует. При изменении длины резонатора от 60 см до 150 см ОСОС выходной энергии падает от 1.8% до 0.2%. Такое отличие в этих двух случаях связано с тем, что ширина спектра генерации для стекла ГЛС 24П около 9 см1, а для YAG:Nd - 0.2 см1 (ширины измерены на длине волны второй гармоники). При такой ширине спектра генерации для YAG:Nd с уменьшением длины резонатора количество продольных мод, участвующих в генерации, уменьшается до такой величины, что от этого начинает зависеть эффективность сьема инверсии в АЭ.

Исследование зависимости энергии в импульсе генерации от числа импульсов (долговременная стабильность) показали, что энергия генерации систематически падает, одновременно падает порог генерации, что указывает на то, что увеличивается начальное пропускание затвора.

Часть 3. Исследования характеристик пассивных затворов на основе кристаллов LiF:F2" и YAG:Cr»f.

В третьей части приведены результаты исследования характеристик пассивных затворов на основе кристаллов LiF:F2~ и YAG:Ci4+, описано явление самопроизвольного сужения спектра генерации неодимовых лазеров с пассивными затворами на основе кристалла LiF:F2"". В этой части описан также одночастотный неодимовый лазер, в котором пассивный затвор на основе кристалла LiF:F2~ одновременно служил селектором продольных мод.

В пункте 3.1 описаны результаты исследования стойкости F2"-LJO в кристаллах LiF к мощному излучению с длиной волны 1.06 мкм. Экспериментально было обнаружено, что ЦО разрушаются под действием мощного излучения с длиной волны 1.06 мкм, что выражается в необратимом изменении ненасыщенного коэффициента поглощения. Обнаружена поляризационная зависимость коэффициента поглощения в области разрушенных ЦО. Отметим, что практически одновременно с нами явление разрушения ЦО под действием мощного ИК излучения было обнаружено и описано в работе Асаенка НА. и др.

Излучение, с помощью которого ЦО разрушались, имело энергию 28 мДж, длительность 18 не, максимальная плотность мощности на образце была 250 МВт/см2, поперечное распределение излучения на кристалле было близко к гауссову. На основе экспериментальных данных по зависимости коэффициента поглощения от плотности энергии мощного излучения и от количества импульсов сделан вывод о механизме разрушения ЦО, который заключается в том, что мощное излучение переводит практически все ЦО в области его действия в возбужденное состояние (взаимодействие излучения с ЦО для этой длины волны можно рассматривать как происходящее в системе 3-х уровней, с быстрой релаксацией по колебательным состояниям на промежуточный уровень), а затем разрушение ЦО происходит после двухфотонного поглощения из возбужденного состояния. На рис.1 приведены зависимости коэффициента поглощения от поперечной координаты для двух состояний поляризации зондирующего излучения, после 100 тысяч импульсов. В этом пункте изложена феноменологическая модель, описывающая зависимости коэффициента поглощения от количества импульсов, плотности энергии, длительности импульса и состояния поляризации мощного излучения. На основе этой модели из экспериментальных данных оценено сечение двухфотонного поглощения на длине волны 1.06 мкм F2" - ЦО из возбужденного состояния. Значения сечения двухфотонного поглощения получилось равньм %(1.56-1.77) • 10"51 с.см4, где величина %=2 или 4, что

определяется поляризационной зависимостью матричного элемента диполытого перехода между основным состоянием LÍO и состоянием, из которого происходит их разрушение (длина волны около 0.35 мкм). Для определения величины у требуются дополнительные исследования.

В пункте 3.2 исследовано влияние разрушения ÍV-ЦО на характеристики лазеров с пассивными затворами на основе LiF:F3\ Как уже упоминалось выше в пункте 2.3.2 при работе лазера с пассивным затвором на основе LiF:F2" наблюдается систематическое падение выходной энергии при увеличен той количества ?тмиулъсоз генерации. Одновременно происходит понижение порога генерации. Это явление находит свое объяснение ввиду изложенного в предыдущем разделе описания явления разрушения ЦО, при котором увеличение начального пропускания затвора вызывает одновременно падение порога и энергии генерации. Такое падение выходной энергии в процессе работы лазера достаточно очевидно. Но оказывается, что разрушение ЦО проявляет себя неожиданным образом. Нами обнаружено новое явление, которое мы назвали спектральным "коллапсом". Оно заключается в следующем. После настройки и запуска лазера с не работавшим до этого кристаллом LiF:F2 В импульсно-периодическом режиме в процессе работы до некоторого момента времени наблюдается монотонное падение выходной энергии при постоянном ОСОС значения выходной энергии. Однако в некоторый момент времени происходит резкое, буквально за 100 - 200 импульсов, увеличение (на порядок) относительного стандартного отклонения среднего значения энергии в импульсе генерации. Одновременно, как показали измерения, происходит резкое сужение спектра генерации. На рис.2 приведены зависимости выходной энергии, относительного стандартного отклонения среднего значения энергии в импульсе и ширины спектра генерации от числа импульсов после настройки лазера со "свежим" пассивным затвором. Ширина спектра генерации для АЭ из стекла с неодимом уменьшается от 9 см"1 до 0.01-0.02 см"1, т.е. до 1-2 продольных мод.

Это явление объясняется следующим образом. Разрушение ЦО происходит в пучностях стоячей волны в резонаторе. Каждая продольная мода записывает решетку поглощения, понижая тем самым для себя начальные внутрирезонаторные потери, причем, для других мод это уменьшение потерь будет выражено слабее. Здесь имеется положительная обратная связь: чем больше интенсивность данной частоты, тем быстрее разрушаются ЦО, и ниже становятся начальные потери для нее, и тем больше ее интенсивность по сравнению с интенсивностью других частот. В

результате должна выжить одна из продольных мод. Таким образом, в лазерах с пассивными затворами на основе ирр2' состояние с широким спектром генерации не является устойчивым, спектр генерации самопроизвольно стремится сузится.

В пункте 3.3 описан стабильный одночастотный лазер на стекле с неодимом, в котором в качестве селектора продольных мод применен кристалл 1лР:Р2 с записанной в нем решеткой поглощения, который одновременно выполнял функции пассивного затвора. В этом пункте рассмотрены требования к элементам резонатора, которые необходимо удовлетворить, чтобы получить стабильную генерацию на одной частоте. Рассчитано влияние на положение собственной частоты резонатора температуры станины резонатора, АЭ и 1лР, а также температуры и давления воздуха в резонаторе. Здесь же описана конструкция изготовленного лазера. Выходная энергия лазера была 1.8 мДж (в начале работы - 5 мДж), длительность импульса генерации - 28 не ( в начале работы - 13 не). Лазер мог работать на одной частоте без подстройки длины резонатора в течение 2 часов. В выборке из 1000 импульсов относительное отклонение среднего значения выходной энергии в импульсе генерации было 0.3%. Осуществлена перестройка частоты генерации изменением температуры кристалла 1ЛЕ При увеличении температуры на 1.93°К получено изменение частоты генерации на -0.36 см"1.

В пункте 3.4 приведены результаты исследования анизотропии нелинейного поглощения в кристаллах 1ЛР:Р2" и УАО:Сг4+.

Одной из особенностей кристаллических пассивных затворов 1дР:Р2" и УАС:Сг4+ является то, что положение поглощающих центров в них является в определенной степени упорядоченным, т.е. они могут занимать только некоторые положения в элементарной ячейке кристалла, что выражается в существовании только нескольких возможных ориентаций ЦО (если такое понятие возможно ввести), хотя в объеме кристалла они расположены хаотично. В результате, для достаточно мощного излучения, когда проявляется эффект насыщения поглощения, пропускание кристаллов 1лР:Р2" и УАО:Сг^ зависит от направления вектора электрического поля. Наличие такой зависимости связано с ориентацией дипольного момента отдельного поглощающего центра, которая, в свою очередь, определяется положением самого центра в ячейке кристалла, и таким образом эта зависимость несет в себе информацию о поглощающем центре.

В работе, измерялись зависимости коэффициента пропускания нелинейных кристаллов от угла 0 между вектором электрического поля и

осью У кристалла на длине волны 1.06 мкм. Расположение осей в исследовавшихся образцах было следующим: оси X и У лежали в плоскости входной грани, а ось Ъ - вдоль направления распространения излучения.

Помимо зависимости коэффициента пропускания от угла между вектором электрического поля и осью У кристалла исследовалась также зависимость угла поворота плоскости поляризации мощного излучения после его прохождения через образец: самоиндуцированное изменение положения плоскости поляризации (СИПП). На возможность обнаружения СИПП при насыщении поглощения было впервые указано в работе М. И .Дьгкмана и Г.Г.Тарасова а 1977 году.

На рис.За приведены зависимости коэффициента пропускания кристалла иР:Р2 от угла Э между вектором электрического поля падающего излучения и осью У кристалла. На рис.36 приведены зависимости угла поворота плоскости поляризации от 0. Полученные зависимости объясняются тем, что Р2" - ЦО могут бьггь ориентированы в кристаллической ячейке 6 способами, как это известно из литературы. В предположении, что дипольный момент ЦО направлен вдоль оси, соединяющей вакансии, построена феноменологическая модель и написаны уравнения, описывающие прохождение ихтучения через кристалл. Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментом.

Были также исследованы аналогичные характеристики для кристалла УАС:Сг4+. На рис.4 представлены зависимости пропускания (а) и угла поворота плоскости поляризации (б) от угла 6 между осыо У кристалла и вектором электрического поля. Вид зависимостей объясняется тем, что количество способов ориентации диполей, ответственных за поглощение на длине волны 1.06 мкм, в случае УАО:Сгн равно 3 и ориентированы они вдоль главных кристаллографических осей, как это указано ранее в работах А-Г.Охримчука, А.В.Шестакова и др. Однако вопрос о том какого типа эти диполи - линейные или "круговые" - остается открытым, так как имеющиеся литературные данные на этот счет противоречивы. Под "круговыми" понимается феноменологическая модель, когда центр, ориентированный, например, вдоль оси X, поглощает излучение, электрический вектор которою лежит либо в направлении X, либо - У. В этом разделе приведены уравнения для этих двух моделей.

Так как на периоде функции Т(9) при фиксированной плотности энергии излучения на входе имеется только один максимум и один минимум (см. рис.4) со значениями Ттм и Т^, то можно определить такую

величину как контраст О: В=2(Ттах-Ттй1)/(Тпих+Тт1п). Экспериментальные данные наиболее удобно сравнивать с расчетом, если строить зависимость Б как функцию среднего пропускания Т=(Тпшх+Ттк1)/2, которая зависит от плотности энергии излучения на входе в кристалл.

На рисунках 5 и 6 приведены экспериментальные данные (точки) контраста О и максимального угла поворота плоскости поляризации как функции среднего пропускания кристалла. Кривые на рисунках 5 и 6 построены на основании расчета по двум феноменологическим моделям: 1 -модель трех линейных диполей, ориентированных вдоль главных кристаллографических осей, 2 - модель трех "круговых" диполей. Как видно из рисунков 5 и 6, экспериментальные данные лучше всего согласуются с моделью трех линейных диполей.

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Исследованы генерационные характеристики импульсных лазеров с АЭ из концентрированного неодимового фосфатного стекла в режиме свободной генерации и модуляции добротности. В малогабаритных лазерах на КНФС получен КПД 4.3% в режиме свободной генерации и 1% в режиме модуляции добротности. Оценены генерационные характеристики кристаллов ПТ:1М(1:Сг и ГСГГ:Ш:Сг. Оценка проводилась на основе экспериментальных данных с помощью выведенного выражения для зависимости выходной энергии в режиме свободной генерации от параметров резонатора и системы накачки, в котором в явном виде учитывается длительность импульса накачки. В результате найдено, что по эффективности использования оптического излучения накачки указанные кристаллы превосходят УАС:Ш в 2-3 раза.

2. Экспериментально реализован режим модуляции добротности с помощью ВРМБ-зеркала за счет перевода резонатора из неустойчивой конфигурации в устойчивую при полном заполнении апертуры АЭ и близкой к дифракционной расходимостью излучения.

3. Разработан метод получения световых импульсов с длительностью 1-5 не и частотой следования до 2 МГц. Создан и исследован лазер с большой длиной резонатора с активной и активно-пассивной синхронизацией мод с отрицательной обратной связью в таком лазере. Получен цуг импульсов, каждый из которых имеет длительность 3-5 не, при времени между импульсами 500 не и общей длительности цуга - 100 мкс. Исследована зависимость длительности отдельного импульса от его положения в цуге при активно-пассивной синхронизации мод. Проведено сравнение полученных данных с расчетом.

4. Исследована стабильность выходной энергии импульсных лазеров на неодиме, работающих в режиме пассивной модуляции добротности с помощью кристалла ЫР:Р2", от стабильности источника накачки, длины резонатора и времени работы. Достигнута кратковременная стабильность выходной энергии 0.2-0.5%.

5. Обнаружено и исследовано явление разрушения Я,"-ПО в кристаллах и И под действием мощного излучения генерации с длиной волны 1.06 мкм. На основании анализа полученных экспериментальных данных предложено объяснение явления, которое заключается в том, что ЦО разрушаются при двухфотонном поглощении из возбужденного состояния.

6. Обнаружено явление самопроизвольного сужения ширины спектра генерации неодимовых лазеров с пассивными затворами на основе кристаллов 1лР:Р2", работающих в импульсно-периодическом режиме, с увеличением числа импульсов (для лазеров на стекле с неодимом от 4 -9 см"1 до 0.01-0.02 см'1). Дано объяснение этому явлению, которое заключается а том, что - ЦО в кристалле и Г быстрее всего разрушаются в местах наиболее сильного поля стоячей световой волны в резонаторе, в результате чего в затворе записывается решетка поглощения, обладающая спектрально-селективными свойствами.

7. Исследована анизотропия нелинейного пропускания кристаллов 1лР:Р2' и УАС1:Сг4+, а также самоиндуцированного поворота плоскости поляризации излучения на стадии насыщения поглощения для длины волны 1.06 мкм. Обработка экспериментальных данных показала, что анизотропия нелинейного поглощения в кристаллах 1ЛР:Рг" феноменологически описывается моделью 6 линейных диполей, ориентированных вдоль линии, соединяющей вакансии, в соответствии с имеющимися в литературе данными о строении этих ЦО. В случае кристалла УАО:Сг4+ экспериментальные данные лучше всего описываются моделью 3-х линейных диполей, ориентированных вдоль главных кристаллографических осей. Эти результаты позволяют рассматривать такой способ исследования поглошаюших центров в кристаллах как метод, дополнительный к методу поляризованной люминесценции.

В работе внесен существенный вклад в решение крупной задачи совершенствования основных характеристик импульсных твердотельных лазеров.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Е.В.Жариков, Н.Н.Ильичев, В.ВЛаптев, ААМалютин, В.Г.Остроумов, П.П.Пашинин, ИАЩербаков. Сенсибилизация люминесценции ионов неодима ионами хрома в кристалле Gd3Ga3On. Квантовая электроника, 1982, т.9, №3, с.5568-573.

2. Е.В.Жариков, Н.Н.Ильичев, В.В.Лаптев, ААМалютин, В.Г.Остроумов, П.П.Пашинин, А.С.Пименов, ВАСмирнов, ИАЩербаков. Спектрально-люминесцентные и генерационные свойства кристаллов гадолиний-скандий-галлиевого граната, активированных ионами неодима и хрома. Квантовая электроника, 1983, т. 10, №1, с.140-144,

3. Б.ИДенкер, Н.Н.Ильичев, Г.В.Максимова, ААМалютин, В.В.Осико, П.П.Пашинин. Эффективность лазера на Li-Nd-La-фосфатном стекле в диапазоне малых накачек (свободная генерация). - Квантовая электроника, 1981, т.8, №7, с.1598-1601.

4. Е.В.Жариков, Н.Н.Ильичев, В.ВЛаптев, ААМалютин, В.В.Осико, В.Г.Остроумов, П.П.Пашинин, АС.Пименов, AM.Прохоров, ВАСмир-нов, ИАЩербаков. Спектрально-люминесцентные и генерационные исследования кристаллов со структурой граната, активированные хромом и неодимом. - Тезисы Ш Всесоюзн. конф. "Оптика лазеров", Л.: 1981, с.331.

5. Е.В.Жариков, Н.Н.Ильичев, В.ВЛаптев, Б.Г.Остроумов, ИАЩербаков. Лазерное вещество. АС №1036220, 1981 г.

6. Е.В.Жариков, Н.Н.Ильичев, В.ВЛаптев, В.Г.Остроумов, АС.Пименов. Лазерное вещество. АС №1068004, 1982 г.

7. Т.Т.Басиев, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, С.Б.Миров, В.В.Осико, П.П.Пашинин. Лазер на концентрированном Li-Nd-La-фосфатном стекле с пассивной модуляцией добротности. - Квантовая электроника, 1982, т.9, №8, с. 1536-1542.

8. АГАванесов, Ю.Г.Басов, Б.И.Денкер, Г.В.Максимова, В.В.Осико, П.П.Пашинин. Высокоэффективный импульсно-периодический лазер на концентрированном фосфатном стекле. - Тезисы П Всесоюзн. конф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1979, с.9.

9. АГАванесов, Ю.Г.Басов, В.М.Гармаш, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, Г.В.Максимова, ААМалютин, В.В.Осико, П.П.Пашинин, АМ.Прохоров, В.В.Сычев. Высокоэффективный импульсно-периодический лазер на концентрированном неодимовом фосфатном стекле. Квантовая электроника, 1980, т.7, №5,1120-1122.

10. К.Л.Водопьянов, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, И.Кертес, ААМалютин, В.В.Осико, П.П.Пашинин, И.Цигань. Применение концентрированного

Li-Nd-La-фосфатного стекла в лазерах с модуляцией добротности. Квантовая элекгроника/1981, т.8,~ №7, 1595-1598!

11. Б.И.Денкер, H.H.Ильичев, А.Л.Малютин. Лазерные концентрированные стекла. Возможности применения. Известия АН СССР, сер. фит., 1982, т.46, №8, 1567-1572.

12. Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, ААМалютин. П.П.Пашинин. Генератор

лазерных импульсов наносекундной длительности на неодимовом фосфатном стекле с лазерной накачкой. Квантовая электроника, 1982, т.9, №8, 1733-1735.

13. Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, А.А.Малютин, В.В.Осико, П.П.Пашитгап, С.Ф.Распопов, А.Т.Суходольский. Спектральный состав излучения лазера на концентрированном Li-Nd-La-фосфэтном стекле с модулятором добротности на основе кристаллов LiF(F2"). Квантовая электроника, 1982, т.9, №9, 1842-1843.

14. МАБорик, И.М.Бужинский, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, Е.И.Коря-гина, ААМалютин, В.Ф.Суркова, В.В.Осико, Г.Д.Берзина, Э.С.Гулямова.

Сравнительные испытания генерационных характеристик некоторых марок лазерных неодимовых стекол. Тезисы 1У Всесоюзной конф. "Оптика лазеров", с.254, Ленинград, 1984.

15. Т.Т.Басиев, С.Л.Болдырев, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, Г.С.Леонов, А.А.Малютин, С.Б.Миров, П.П Пашинин. Об оптимизации параметров активных элементов в миниатюрных лазерах на КНФС. Квантовая электроника, 1984, т. 11, №8, 1671-1674.

16. Г.Д.Берзина, М.А.Борик, И.М.Бужинский, Б.И.Денкер, Э.С.Гулямова, Е.И.Корягина, ААМалютин, В.В.Осико, П.П.Пашинин, В.Ф.Суркова.

Сравнительные испытания генерационных характеристик некоторых марок лазерных неодимовых стекол. - Квантовая электроника, 1985, т. 12, №4, с.694-697.

17. MABoric, B.I.Denker, N.N.H'ichev, I.Kertesz, A.V.Kiryanov, N.Kroo, A.A.Malnitin, V.V.Osiko, S.E.Sverchlcov, Yu.E.Sverchkov, Nd-Glass slab lasers for repetatively pulsed operation. Optica'88. Third Intern. Simposium on Modern Optics. Budapest, Hungary. Abstracts. 1988, p.80.

18. Т.Т.Басиев, Б.И.Денкер, Н.Н.Ильичев, Л.В.Лариков, ААМалютин, П.П.Пашинин. Компактная лазерная система на неодимовом стекле. Известия АН СССР, сер. физ., 1988, т.52, №2, с.348-353.

19. МАБорик, П.В.Горбунов, Ю.К.Данилейко, Б.И.Денкер, АД.Иванов, Н.Н.Ильичев и др. Мощный импульсно-периодический твердотельный

лазер на неодимовом стекле с активным элементом пластинчатой формы. Квантовая электроника, 1990, т. 17, №4, с.398.

20. Н.Н.Ильичев, ААМалютин, О.В.Скопцов. Относительные измерения эффективного сечения вынужденного излучения в средах с ионами неодима. Квантовая электроника. 1990, т.17, №7, с.883-885.

21. Н.Н.Ильичев, А.А.Малютин, П.П.Пашинин. Лазер с дифракционной расходимостью излучения и модуляцией добротности с помощью ВРМБ. -Квантовая электроника, 1982, т.9, №9, с.1803-1808.

22. Э.С.Гулямова, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, П.П.Пашинин. Активная синхронизация мод в лазере с резонатором большой оптической длины, г Препринт ИОФАН, №262, 1984,16с.

23. Э.С.Гулямова, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Активно-пассивная синхронизация мод в лазере с резонатором большой оптической длины. - Тезисы У Всесоюзн. конф. "Оптика лазеров", 1987г., с. 177.

24. Э.С.Гулямова, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, С.М.Шпуга. Активно-пассивная синхронизация мод в лазере с большой длиной резонатора. Препринт ИОФАН №105, 1987г., 18с.

25. В.В.Антипов, Э.С.Гулямова, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, П.П.Пашинин, И.Г.Сорокин, С.М.Шпуга. Активная синхронизация мод твердотельных лазеров на КНФС с помощью модулятора на регулярных доменных структурах. - Квантовая электроника, 1988, т.15, №10, с.2010-2012.

26. Э.С.Гулямова, Н.Н.Ильичев, ААМалютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Генерация цугов импульсов в твердотельном лазере с резонатором большой оптической длины. - Труды ИОФАН, т.28, М.: Наука, 1990, с.118-129.

27. Э.С.Гулямова, Н.Н.Илыгчев, Д.Г.Кочиев, ААМалютин. Исследование оптического пробоя в жидкости стробоскопическим методом с помощью неодимового лазера с АС мод. - Письма в ЖТФ, 1988, т.14, №19, с.1781-1785.

28. Н.Н.Ильичев, М.Исбашеску, АВ.Кирьянов, ААМалютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Стабильность выходной энергии импульсных твердотельных лазеров при пассивной модуляции добротности с помощью кристаллов LiF:F2". - Квантовая электроника, 1991, т.18, №6, с.689-692.

29. N.N.Il'ichev, AAMalyutin, P.P.Pashinin, M.Isbashescu, AStratan. A stable Nd:phosphate glass laser with LiF Q:switching. Revue Romanie de Phisique. 1988, v.33, №8, p.1221-1222.

30. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпу-га. Разрушение F," центров окраски в кристаллах LiF при двухфотонном поглощении из возбужденного состояния. - ЖЭТФ, 1990, т.98, №3(9), с.956-966.

31. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпу-га. Самопроизвольное сужение спектра генерации (спектральный "коллапс") в лазерах на неодиме при модуляции добротности с помощью кристалла LiF:F2". Квантовая электроника, 1991, т.18, №4, с.433-436.

32. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашиншт, С.М.Шпу-га. Пассивный твердотельный модулятор добротпостп. АС 1701083, 1991г.

33. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпу-га. Способ изготовления пассивного твердотельного модулятора добротности. АС №1701084,1990 г.

34. Н.Н.Ильичев, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Одночасто-тный стабильный лазер на стекле с неодимом с селектором продольных мод на основе кристалла LiF:F2\ Квантовая электроника, 1992, т.19, №6, с.589-592.

35. N.N.lJ'ichev, A.V.Kirjanov, A.A.Malutin, P.P.Pashinin, S.M.Shpuga. The anisolropy of nonlinear absorption indused by laser radiation in LiF:-,' crystal: short puise case. - Laser Physics, 1993, v.3, №1, p. 182-190.

36. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, А.А.Малютин, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Эффекты самовоздействия резонансною излучения в кристаллах с примесными центрами. - Тезисы докл. IX семинара-совещания "Спектроскопия лазерных материалов", Краснодар, 1993, с.38-39.

37. Н.Н.Ильичев. Новые элементы лазерной оптики - центры окраски, модифицированные мощным лазерным излучением. Тезисы докл. "Оптика лазеров'93", С.-Петербург, 1993, с.227.

38. Н.Н.Ильичев. Новые элементы лазерной оптики - центры окраски, модифицированные мощным лазерным излучением. Известия РАН, сер. физ., 1994, т.58, №2, с.74-84.

39. Н.Н.Ильичев, А.В.Кирьянов, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга. Исследование анизотропии нелинейного поглощения в кристалле ИАПСг41. ЖЭТФ, 1994, т. 105, №5, с.1426-1441.

40. Н.Н.Ильичев, АВ.Кирьянов, П.П.Пашинин, С.М.Шпуга, Э.С.Гуля-мова. Изменение формы и состояния поляризации короткого импульса света (^»1.06 мкм) при распространении в кристалле ИАГ:Сг4+. Квантовая электроника, 1994, т.21, №9, с.829-834.

Рис.1. Профиль коэффициента поглощения к ЦО после воздействия 105 импульсов; плоскость поляризации зондирующего излучения параллельна (а) и перпендикулярна (б) плоскости поляризации мощного излучения.

Рис.2, Зависимость от числа импульсов: выходной энергии (нормировано на максимальное значение) - (а), относительной дисперсии выходной энергии, где <7„2- дисперсия выходной

энергии, \¥ - среднее значение выходной энергии по выборке из 50 импульсов, - (б) и ширины спектра генерации (измерено на длине волны 0.53 мкм) - (в).

т,%

_>_■ »

100 200 300 0, град.

Ч7, град.

Рис.3. Зависимости пропускания кристалла 1лР:Р2" (а) и угла поворота плоскости поляризации излучения (6) от угла между вектором электрического поля и кристаллографической осью У кристалла.

Рис.4. Зависимости пропускания (а) и угла поворота плоскости поляризации (б) излучения после прохождения кристалла УАО:Сг4+ от

угла между вектором электрического поля и осью У кристалла.

п, %

Рис.5. Зависимость контраста Б от среднего значения пропускания Т для кристалла УАС:Сг4+. Точки - эксперимент, кривые: 1 - теория, модель 3-х линейных диполей, 2 - теория, модель 3-х "круговых" диполей.

40 60

Рис.6. Зависимость угла поворота плоскости поляризации от пропускания, угол между вектором Е и осью У на входе в кристалл УЛС:Сг4+ 22.5°. Топки - эксперимент, кривые: 1 - теория, модель 3-х линейных диполей, 2 - теория, модель 3-х "круговых" диполей.