Высокостабильный эффективный лазер микросекундного диапазона на стекле с неодимом тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Всесоюзный научный центр

"Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" »

На правах рукописи

КОРОЛЕВ Валерий Иванович

УДК 621.378.325:621.373.826.038.825.3

ВЫСОКОСТАБИЛЬНЫЙ ЭФФЕКТИВНЫЙ ЛАЗЕР ГЛИКРОСЕШЩНОГО ДИАПАЗОНА НА СТЕКЛЕ С НЕОДИМОМ

01.04.21 - лазерная физика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург - 1993

Работа выполнена в ВНЦ "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова"

Научные руководители: доктор физ.-мат.наук В.А.Серебряков

кандидат физ.-мат.наук Б.М.Седов

Официальные оппоненты:

Стаселько Д.И., доктор физико-математических наук, ГОИ им. С.И.Вавилова,

Серов Р.В., кандидат физико-математических наук, Институт общей физики РАН (ИОФАН)

Ведущая организация - Физический институт им. ГГ.Н.Лебедева РАН (ФИАН)

Защита состоится 11_"_ 199 г. в час. на

заседании специализированного совета К.05.01.01 по присуждению ученой степени кандидата наук в Государственном оптическом институте (Санкт-Петербург, I99I64, ГОИ).

С диссертацией монно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физ.-мат.наук И.Н.Абрамова

© ВНЦ "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Одним из важных направлений развития лазерной техники является создание лазеров с перестраиваемыми в широких диапазонах параметрами излучения и стабильными характеристиками. При этом реализация режимов генерации импульсов излучения микросекундного диапазона длительностей с высокой стабильностью и воспроизводимости) формы и длительности импульсов для лазеров на стекле с неодимом является технически сложной задачей. Подобные лазера находят широкое применение в практической медицинее используются для записи дифракционных структур и изготовления топографических оптических элементов, являются инструментом для проведения исследований физических, химических и биологических прсцессоЕ. Один из современных подходов к увеличению эффективности и предельной энергии излучения на выходе мощных лазерных установок предполагает переход к усилению импульсов микросекундного диапазона. В связи с этим актуальна задача создания простого и надежного в эксплуатации задающего лазера на стекле, излучающего гладкие высокостабильные импульсы микросекундного диапазона с длительностью, регулируемой в широких пределах, и проведения исследований условий достижения предельных энергетических параметров излучения и возможных путей их увеличения в мощных микросекундных лазерах на стекле.

Цель диссертационной работы

Целью диссертационной работы является разработка, создание и исследование лазера на стекле, излучающего гладкие высокостабиль-кые импульсы микросекундного диапазона с длительностью, регулируемой в широких пределах, а также проведение комплекса исследований по изучению особенностей усиления лазерных импульсов микросе-:<ундной длительности в неодимовом силикатном и фосфатном стеклах, условий достижения максимальных энергетических параметров излучения и путей их возможного увеличения.

Основная идея. Предлагается для свободного формирования стабильного лазерного импульса микросекундной длительности значительно увеличить время пролета фотона между зеркалами резонатора при

оптимизации уровня накачки и закона включения добротности, а для увеличения эффективности лазера использовать ОМЗ, причем требуещй закон включения добротности осуществить подбором скорости вращения глухого отражателя (призмы), размерами выходного зеркала и конфигурацией резонатора.

Степень новизны полученных в работе результатов состоит в следующем:

1. Впервые показана возможность создания стабильных моноимпульсных лазеров микросекундного диапазона с ОМЗ без использования элементов 00С.

2. Впервые предложен и использован для управления формой и длительностью генерируемого импульса микросекундного лазера с ОМЗ оригинальный метод управления во времени величиной потерь излучения на зеркалах резонатора, основанный на изменении параметров выходного зеркала в направлении вращения призмы-крыши.

3. Впервые в одинаковых условиях облучения образцов импульсами одномодового одночастотного излучения длительностью, изменяемой в диапазоне 50-1000 не, подучены соотношения между порогами разрушений объема и поверхности оптических материалов, применяемых в лазерах на неодимовом стекле.

4. Впервые для диапазона импульсов 50-1000 не измерены пороги ВРМБ усиливаемого излучения в А.Э. усилителей из неодимового силикатного и фосфатного стекол.

5. Впервые проведены исследования усилителей на силикатном и фосфатном неодимовых стеклах в режимах с плотностью энергии на входе усилителя до 35 Дж/см^. Получены диаграммы усиления, позволяющие проводить предварительные расчеты усилителей в значительно расширенном диапазоне плотностей энергии усиливаемого излучения.

6. Впервые показана возможность повышения эффективности, угловой расходимости, запасенной энергии возбуждения и равномерности ее распределения по сечению А.Э. с поперечными размерами 4 20 мм при использовании в системе накачки полостных импульсных ламп с диффузно отражающим покрытием на внешней колбе.

7. Экспериментально, на основе результатов исследований лазеров на стекле, показано, что использование внешних квантовых преобразователей УФ излучения ламп накачки нельзя рассматривать

как средство существенного увеличения КПД. Достигнутый эффект для преобразователей на основе окислов редкоземельных элементов Се, и би. в кварцевой матрице не превышает 30%.

8. Предложены конструкции А.Э. и модернизирован способ усиления в расходящихся пучках, позволяющие увеличить эффективность энергосъема в активной среде усилителей наносекундных и субнано-секундных импульсов при условии ограничения плотности энергии на торцах порогом оптического пробоя.

Научная и практическая ценность результатов исследования

Научное значение работы состоит в получении данных о возможности генерации гладких стабильных импульсов с длительностью, регулируемой в пределах от сотни не до нескольких мке, без использования в резонаторе лазера элементов 00С, а также простом способе реализации этой возможности в лазере с ОМПД.

Кроме того, в работе представлены:

1. Результаты изучения особенностей усиления импульсов микросекундной длительности в усилителях на неодимовсм силикатном и фосфатном стеклах, в которых показано, что импульсы микросекундной длительности усиливаются эффективнее 50 не импульсов с теми же спектральными характеристиками. Результаты позволяют проводить корректный расчет усилителей в широком диапазоне плотностей энергии усиливаемого сигнала.

2. Результаты определения порогов нелинейных эффектов (оптического пробоя и ВРМБ), ограничивающих плотность энергии лазерного излучения в А.Э. из неодимового силикатного и фосфатного стекол и эффективность съема запасенной энергии для импульсов одно-модового одночастотного излучения широкого диапазона длительностей (50-1000 не).

3. Результаты исследований возможности увеличения эффективности систем оптической накачки лазеров на стекле путем использования лазерных отражателей, материал которых включает окислы редкоземельных элементов ( Сг. , Л'еп , би. ) и выполняет функции внешнего квантового преобразователя УФ излучения ламп, а также применения для возбуждения стержневых А.Э. 0 20 мм полостных импульсных ламп, в которых показано, что применение указанных отражателей позволит до 1,3 раза поднять эффективность лазера, а исполь-

'зование ламп дает возможность создать компактные усилители с болыпим усилением на проход (до ТО3) при высокой равномерности распределения инверсии по сечбнию А.Э.

Подученные данные могут быть использованы при разработке и оптимизации мощных лазерных установок, расчете усилителей и оценке их продельных параметров.

Личный вклад автора

Непосредственно автором выполнены:

- исследования условий генерации гладких импульсов микросекундной длительности в лазере на стекле и выбран путь построения стабильного лазера микросекундного диапазона с ОМЗ и без элементов 00С в резонаторе;

- разработка и экспериментальная апробация методов регулировки длительности импульса выходного излучения микросекундного лазера с ОМЗ;

- исследования особенностей усиления лазерных импульсов микросекундной длительности в неодимовых силикатных и фосфатных стеклах ;

- измерения порогов нелинейных эффектов (оптический пробой и ВШБ), ограничивающих энергетику излучения и эффективность усилителей, а также исследования, показавшие возможность достижения максимума эффективности энергосъема при усилении импульсов микросекундного диапазона длительностей;

- исследования возможности увеличения эффективности лазеров на стекле как за счет увеличения эффективности СОН, так и за счет увеличения эффективности съема запасенной энергии возбуждения в А.Э. усилителей;

- для повышения эффективности лазеров на стекле предложены:

а) отражатели СОН из кварцевой керамики, легированной окислами редкоземельных элементов;

б) полостные импульсные лампы для возбуждения стержневых А.Э. 0 20 мм и менее;

в) конструкции А.Э. усилителей и способ усиления в расходящихся пучках;

- разработки методик и оптических схем для проведения исследований, подготовка и проведение экспериментов;

- анализ подученных результатов и формулировка выводов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" - 1984 г., Всесоюзном совещании по нерезонансному взаимодействию излучения с веществом -1981 г., XI конференции молодых специалистов ГОИ им.С.И.Вавилова - 1976 г.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 15 печатных работ (из них 12 статей) и получено 12 авторских свидетельств на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,четырех разделов, заключения и списка используемой литературы (177 наименований). Она представлена на 179 страницах машинописного текста, содержит 43 рисунка и II таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной темы, сформулирована цель работы,, кратко рассмотрено содержание диссертации и приведены основные положения, выносимые на защиту.

Глава I. Генерация и усиление импульсов микросекундной длительности в твердотельных лазерах.

В главе I дан обзор литературы о методах формирования моно-ижульса микросекундной длительности в твердотельных лазерах. Показано, что наиболее широко используемым способом получения микросекундных импульсов является включение добротности резонатора по закону, близкому к экспоненциальному, при одновременном применении отрицательной обратной связи (00С). Указывается, что по целому ряду параметров такие лазеры не отвечают предъявляемым практикой требованиям. Отмечается также, что мало изучена возможность генерации гладких стабильных импульсов микросекундной длительности в резонаторах с большой базой при использовании в качестве модуляторов добротности ОМЗ и при отсутртвии элементов 00С. Нет также сведений об особенности усиления импульсов микросекундной длительности в силикатных и фосфатных стеклах и порогах нелинейных процессов (оптический пробой, ВРМБ), ограничивающих эффективность

энергосъема и плотность энергии в пучке излучения на выходе мощных лазерных установок.

Глава 2. Генерация гладких высокостабильных импульсов микросекундной длительности. Усиление микросекундных импульсов в неодимовых стеклах.

В п.2.1 приведены результаты численного анализа балансных уравнений, обоснован выбор условий генерации моноимцульсов микросекундной длительности, представлены результаты экспериментального исследования характеристик излучения микросекундного лазера с ШЗ и разработки метода регулировки формы и длительности импульсов выходного излучения этого лазера.

В п.2.1.1 на основе скоростных уравнений для инверсной населенности активной среды и интенсивности излучения в резонаторе посредством анализа одномодовой модели и 4-уровневой активной среды с однороднсуширенной линией лазерного перехода проведено рассмотрение режимов генерации моноимпульсов гладкой формы для случаев, когда закон выключения модулируемых потерь имеет вид "ямы" с краями разной крутизны. Из результатов следует, что для построения лазера, излучающего гладкие колоколообразные моноимпульсы микросекундной длительности, необходимо: при минимальной длине резонатора Л = 13 м возбуждать А.Э. до уровня, незначительно превышающего пороговый ( дА! £ 0,5//пОр), и обеспечить полное выключение модулируемых потерь на период (5+7) за время

А! ^од и.

В п.2.1.2 описана оптическая схема и конструкция лазера, излучающего стабильные моноимпулъсы длительностью ~ I мкс, в кото-рем в качестве модулятора добротности использована вращающаяся призма-крыша.

Эксперимент показал, что вышеописанный лазер излучал моноимпульсы гладкой, близкой к симметричной, формы длительностью «51 мкс по половине интенсивности, воспроизводимые по форме и длительности от импульса к импульсу с высокой точностью (В ~ 98$). Энергия излучения составляла 4-5 Дж, кпд ~ 0,15$. При этом половина энергии излучения была сосредоточена в угле 1,7 угл.минут.

В 2.1.3 рассмотрены способы регулировки длительности импульса излучения лазера микросекундного диапазона, основанные как на

уменьшении промежутка времени полного выключения модулируемых потерь с одновременным увеличением уровня начальной инверсной заселенности, так и на изменении величины дифракционной составляющей внутрирезонаторных потерь во время формирования импульса излучения в резонаторе. На практике уменьшение 'Ьи. до 300 не осуществлялось уменьшением скорости вращения призмы-крыши с одновременным увеличением энергии накачки А.Э. Для увеличения ^ до 2,4мкс перед выходным зеркалом резонатора устанавливалась диафрагма в форме равнобедренной трапеции с изменяющимся размером ее меньшего основания.

В п.2.2 с учетом протекающих в неодимовом стекле процессов, сложной структуры линии лазерного перехода и неоднородности ее уширения подучено уравнение для плотности энергии усиливаемого излучения и представлены результаты экспериментального исследования особенностей усиления лазерных импульсов микросекундной длительности в неодимовых силикатных и фосфатных стеклах.

, В п.2.2.1 с учетом расщепления уровня Гу2 на 2, а уровня 1и1 - на 6 штарковских компонент (ШК) и неоднородности уширения линии лазерного перехода в неодимовых стеклах подучено уравнение, описывающее изменение плотности энергии в усиливаемом пучке при его распространении в А.Э. Показано, что данное уравнение приводится к виду аналогичных уравнений, описывающих усиление в средах с однородноуширенной линией, если ввести эффективное значение сечения вынужденных переходов ¿>эср(хЛ) » представляющее собой сумму средних по спектральному интервалу сигнала значений сечений переходов между ШК рабочих уровней с учетом распределения возбужденных частиц по спектру, от которой необходимо взять среднее по времени импульса значение. Отмечается, что при усилении импульсов микросекундной длительности возможно проявление механизма релаксации возбужденных частиц по контуру линии люминесценции.

В п.2.2.2 описаны результаты экспериментальных исследований усиления микросекундных импульсов в неодимовых силикатных (ГЛС-1 и ГЛС-8) и фосфатных (ГЛС-24) стеклах. Исследования проводились при варьировании плотности энергии усиливаемого излучения на входе усилителей в интервале 10~®-13 Дж/см^ 25 Дж/см^). Обна-

з гал

ружено, что значения меняются с изменением уровня возбужде-

ния активной среды //0 . Указанная зависимость объяснена влиянием

суперлюминесценции на распределение возбужденных ионов по спектру, приводящим к деформации начальной формы линии. Делается вывод, что для проведения корректных расчетов усилителей с использованием полученного уравнения, помимо зависимости (5^ от плотности энергии усиливаемого излучения, требуется вводить зависимость СЬу, от Мз , которая определяется конкретными условиями эксперимента.

В одинаковых экспериментальных условиях проведено сравнение усиления микросекундных импульсов и импульсов 40 не длительности с одинаковыми спектральными характеристиками. Показано совпадение (в пределах ошибки измерений) диаграмм усиления для силикатных стекол и различие, возрастающее с ростом Евх - для фосфатного стекла, свидетельствующее о более эффективном усилении в нем импульсов микросекундной длительности, что объясняется проявлением механизма спектральной миграции.

Глава 3. Оптический пробой и ВРМБ-працессы, ограничивающие энергосъем и плотность энергии в неодимо-вых усилителях микросекундных импульсов.

В главе исследуются процессы, ограничивающие эффективность мощных микросекундных лазеров на стекле и плотность энергии выходного излучения.

В п.3.1 проведены экспериментальные исследования лучевой прочности оптических элементов лазерных установок на стекле в режимах с длительностью импульсов от десятков наносекунд до микросекунды. Исследуемые образцы из промышленных неодимовых стекол ГЛС-22, ГЛС-1 и ГЛС-6, магнитооптических стекол М0С13.М0С204, М0СП538, М0С11504, М0СП510, стекла К8, просветляющих электронно-лучевых покрытий, неодимовых кальциево-щелочноультрафосфатных стекол типа 0ПС1Г7-1242 экспериментальных варок подвергались0воздействию импульсов одномодового одночастотного ( д71_ 6 Ю^Л) излучения (Я = 1,06 мкм) длительностью от 50 до 1000 не по полувысоте. В результате исследований установлено, что: I) наименее прочными к воздействию мощных лазерных импульсов являются промышленные нео-димовые метафосфатные стекла ГЛС-22 (а также стекло М0С13), в которых разрушения сначала появляются в объеме при плотностях энергии примерно на порядок меньших, чем для поверхностей. Наибольшей лучевой прочностью обладают кальциевые щелочно-ультрафосфатные

стекла экспериментальной варки, порог разрушения которых примерно на порядок Еыше, чем у промышленных метафосфатных стекол. Промежуточное положение занимают неодимовые силикатные стекла, прочность которых примерно в 5 раз выше, чем у фосфатных; 2) при переходе от воздействия лазерных импульсов 50 не диапазона длительностей к воздействию импульсов длительностью 1000 не порог лучевой прочности исследуемых оптических материалов возрастает в 4-5 раз.

В п.3.2 описаны результаты исследований по определению пороговых плотностей энергии усиливаемого излучения, соответствующих началу процесса ВВОЗ в А.Э. усилительного тракта мощных лазеров. Значения пороговых плотностей энергии, соответствующих началу процесса ВШБ, измерялись для А.Э. усилителей из фосфатного (ГЛС--22) и силикатного (ГЛС-I) стекол в условиях облучения импульсами с tu = 50, 100, 150, 500 и 1000 не.

В результате проведенных исследований установлено, что:

1) в диапазоне длительностей импульсов 20-1000 не порог ШЛБ пучков, близких к параллельным, в А.Э. из стекла с неодимом линоГшо растет с ростом длительности импульса tu , а при фиксировании t«. уменьшается с ростом длины А.Э. С в обратно пропорционально!! зависимости, что согласуется с известной формулой: = (20*30)*

t НРГ'ЛК пир

х-=т£ , где En™-, - плотность энергии, соответствующая порогу BKIC

ОС. пир Л

в1А.Э. длиной С при прохождении импульса излучения длительностью tu ; CJ - инкремент усиления стоксовой волны в поле накачки;

2) для А.Э. из силикатного стекла ГЛС-I длиной I = 630 мм и пучка, близкого к параллельному, Е®^® составляет ~ 5 Дя/см2 ( tu. -

= 20 не), 27,6 Дж/см2 ("L = 150 не) и Id0 Дж/см2 ( tu = 1000 не). Для А.Э. из метафосфатного стекла ГЛС-22 такой же длины соответствующие значения заметно выше (например, для tM,= 150 не

- 47,9 Дх/с&г). Столь существенное отличие обусловлено том, Р RPiTF

что в объеме фосфатного стекла при Е < EJ^I^ на'шнают появляться

точечные разрушения; 3) даже при небольших T^sr в 1,3 раза) превышениях плотности энергии в усиливаемом пучке над пороговым значением Е^]^® энергия рассеянного назад, в канал усилителя, излучения достигает значительной величины. Это подчеркивает необходимость использования в канале мощного усилителя развязок от отраженного назад излучения.

В п.3.3 описаны результаты исследования возможности достижения рожи,мов усиления с максимальной эффективностью съема запасенной в Л.Э. усилителей энергии возбуждения. При исследовании усиления режимы с Евх до 35 Дя/см2 реализовывались за счет использования импульсов с ta = 150 не (для усилителей с А.Э. из силикатных стекол ГЛС-1 и ГЛС-6) и = 1000 не (для А.Э. из метафосфат-ного стекла ГЛС-22).

13 результате исследований установлено:

1) для усилителей на стекле с неодимом зависимость 11 (Е_„)

р <5 вл

фактически достигает максимума при Евх = 35 Дж/см , и резерв дальнейшего увеличения эффективности съема за счет увеличения Евх практически исчерпан;

2) измеренные по амплитуде интегральной люминесценции в полосе 1,35 мкм (пропорциональна Но) и ее "скачку" в результате сброса инверсии усиливаемым импульссм максимальные значения V достигают 90% и уменьшаются при снижении уровня возбуждения.

Глава 4. Приложение.

В главе представлены результаты исследований некоторых направлений повышения энергетических параметров лазеров на стекле.

В п.4.1 приводятся результаты исследований возможности повышения КПД лазеров путем увеличения эффективности системы оптической накачки (СОН) за счет применения внешних квантовых преобразователей ультрафиолетового излучения плазмы лампы. Разработаны материалы внешнего квантового преобразователя - кварцевая керамика, легированная окислами церия, самария и европия, из которой были изготовлены отражатели СОН. Показано, что в отдельных режимах работы лазера применение таких отражателей позволит поднять КПД в режиме "свободной генерации" в ^ 1,3 раза.

В п.4.2 были проведены сравнительные исследования параметров лазоров (А.Э. 0 20x300 мм) с традиционными СОН (керсиловые и кварцевые отражатели с серебряным покрытием, А.Э.и лампа - во внутренней полости) и с ПЛ. Исследования показали, что по КПД (в 1,4-1,5 раз) и угловой расходимости выходного излучения (в 1,1 -1,3 раза) - в режиме "свободной" генерации, полной запасенной энергии (в 1,2-1,25 раза) и равномерности ее распределения по объеду А.Э. - в режиме накопления возбуждения - лазеры с ПЛ превосходят лазеры с традиционными СОН.

12

Важным преимуществом лазеров с ПЛ является реализация с их помощью высокой равномерности прокачки А.Э. по сечению ( A/mm/ J\ima* ^ 0,95) и возможность создания на их основе компактных усилителей с усилением на проход до М = I03 (Ксл~ 0,4 1/см).

В п.4.3 рассматривается возможность увеличения КПД лазерных ■ установок за счет увеличения эффективности съема запасенной энергии в активной среде усилителей. Рассмотрены случаи, когда плотность энергии на выходе усилителя ограничена порогом лучевой стойкости поверхности активной среды Е^0р при выполнении соотношений: ^ор^ Епор 11 Евхг ЕоР1 . ГД0 Eopi ~ плотность энергии на входе усилителя, соответствующая максимуму функции ^ (^вх^*

Для достижения поставленной цели предложено использовать А.Э. в виде раструбов или усеченных конусов со скошенными выходными торцами, что позволит увеличить Е в "тп" раз по сравнению о

гг 1эЫл.

Е^0р, где ш - отношение площади "скошенного" торца к площади перпендикулярного оси сечения А.Э. на выходе. Во второй из предложенных конструкций А.Э. последний состоит из, по меньшей глеро, двух частей с разными углами растворов, которые соединены в моноблок посредством оптического элемента, преобразующего излучение с углом раствора первой части.А.Э. в излучение с углом раствора ого второй части. Предложено также возбуждать А.Э. в вице усеченного конуса или раструба ступенчато по его длине. Как показал численный расчет для случая, когда Евых = Е"0р = Ю Дж/см2, указанные меры позволят поднять предельную эффективность съема в 1,3-1,4 раза.

Заключение.

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующему :

I. В результате анализа, проведенного на основе численны:: расчетов, определены условия генерации моноимпульсов микросекундной длительности в резонаторе лазера с модулируемой добротностью, не содержащем элементов, обеспечивающих отрицательную обратную связь. Разработан и исследован задающий моноимпульсный лазер ыпк-росекундного диапазона с ОГ.Щ, простой и надежный в эксплуатации, излучающий импульсы гладкой колоколообразной формы, воспроизводимой от вспышки к вспышке с высокой точностью (В ~ 95/'). По ¡л,.'.

рязртботанный лазер не уступает моноимпульсным лазерам с ОМПД лтппязона {и. ~ 50 не, расходимость излучения ^ 2 у гл. мин., выходная энергия - 4 Дж, Л = 1,0595 мкм, Д?1 = 40 Л, tli = 1000нс.

2. Разработаны способы плавной регулировки длительности им-гсульса выходного излучения лазера с 0МЛД в диапазоне 300-2300 не.

3. Проведено исследование усиления лазерных импульсов микросекундной длительности ( д/1~ 40 Л) в усилителях на неодимовом силикатном и фосфатном стеклах в режимах с ^ 13 Дж/см^ (Е_„£

~ .ВХ 13 ых

¿0

). Показано, что для. А.Э. из силикатных стекол диаграммы усиления микросекундных импульсов совпадают с диаграммами 40 не импульсов. Для фосфатного стекла ГЛС-24П диаграммы, соответствующие разным М0 , не совпадают между собой и с диаграммами для 40 пс импульсов, свидетельствуя о белее эффективном усилении импульсов микросекундной длительности. Измерены значения эффективного сечения индуцированных переходов для силикатных стекол ГЛС-1 и ГЛС-8, фосфатного стекла ГЛС-24. Обнаружено уменьшение б^с увеличением уровня возбуждения А.Э.

4. Для промышленных неодимовых стекол ГЛС-22, ГЛС-1, ГЛС-6, кальциевых щолочноультрафосфатных стекол с неодимом типа 0ПС1Г7--1242 экспериментальных варок, стекла К8, магнитооптических стекол ЦОС13, 204, 11504, 11510, 11535 и электронно-лучевых просветляющих покрытий измерены значения пороговых плотностей энергии з пучке одномодового одночастотного моноимпульсного излучения различной длительности, соответствующих началу появления разрушений

в объеме и на поверхности образцов. Показано, что наименьшей стойкостью обладают промышленные метафосфатные стекла типа ГЛС-22 и магнитооптические стекла ГЛ0С13, 11504, 11510, в которых разрушения в объеме появляются значительно раньше, чем на поверхности.

5. Измерены пороги ВБЛБ пучков, близких к параллельным, в А.Э. усилителей из неодимовых силикатных и метафосфатных стекол при длительности импульсов излучения ta = 50-1000 не.

6. Исследована возможность достижения максимума эффективности съема запасенной в А.Э. усилителей энергии возбуждения У^ . Показано, что при плотностях энергии на входе усилителя Евх» 35 Дж/см" зависимости ^вх^ вшсодя,г на насыщение и резерв дальнейшего увеличения Г| за счет роста Евх практически исчерпан. Максимальное из достигнутых значений т^ составляет 90$.

7. Исследована возможность увеличения эффективности СОН лазеров на стекле путем использования отражателей из материала, выполняющего функции внешнего квантового преобразователя УФ излучения импульсной лампы. Разработаны материалы' отражателей, позволяющие в отдельных режимах накачки поднять эффективность на 25-30$.

8. Исследована особенность использования полостных импульсных ламп для возбуждения стержневых А.Э. диаметром до,20 гол. Показано их преимущество в эффективности11 равномерности распределения возбужденных ионов в поперечном сечении А.Э., возможности создания на их основе компактных усилителей с усилением на проход по "слабому" сигналу до 10^.

9. Предложены конструкции А.Э. усилителей, позволяющие при усилении в расходящихся пучках заметно поднять эффективность съема запасенной энергии. Отмечается, что выигрыш использования таких А.Э. возрастает с уменьшением длительности усиливаемых импульсов, когда значения Евх сильно ограничены лучевой стойкостью и процессом ВРМБ в А.Э.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Вахмянин К.П., Ешмеметьева Е.В., Иванушкина Л.В., Королев Б.И., Седов Б.М., Серебряков В.А. - Система оптической накачки дискового ОКГ. - Оптико-механическая промышленность, 1975, № б, с.73-74.

2. Вахмянин К.П., Карпова Л.В., Королев В.И., Седов Б.М., Соме Л.Н., Степанов А.И. 0 термических напряжениях, возникающих в пластинчатом лазерном активном элементе при продольной неоднородности накачки. - Журнал прикл. спектроскопии, 1977, т.27, в.З,

с.542-545.

3. Иванушкина Л.В., Королев В.И., Попова Л.Г., Седов Б.М. Оптические искажения световых пучков в дисковом ОКУ при периодическом режиме работы. - Журнал прикл. спектроскопии, 1981, т.36, в.З, с.508-512.

4. Бондарев A.C., Вученков В.А., Вахмянин К.П., Венглюк В.И., Волынкин В.И., Иванушкина Л.В, Королев В.И., Седов Б.М., Степанов А.И. Дисковый лазерный усилитель на неодимовом стекле с иммерсионной средой. - Квантовая электроника, 1977, т.4, № 4,

с.896-897.

5. Королев В.И., Солдакова М.А., Цветков А.Д., Щавелев О.С. Исследование порогов разрушения стекол с высокой концентрацией поглотителей под действием лазерного излучения. - У Всесоюзное совещание по нерезонансному взаимодействию оптического излучения с веществом. - Тезисы докладов, Л.: ГОИ, ФИАН, 1981, с.172-173.

6. Каманина Н.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П., Раба О.Б., Седов Б.М. Неодимовый микросекундный лазер с оптико-механическим затвором. - Квантовая электроника, 1990, т.17, Ja 6, с.677-680.

7. Королев В.И., Меснянкин Е.П., Автухов В.В., Раба О.Б., Седов Б.М. Твердотельный импульсный лазер. - A.cJi I428I5I от 1.06.86.

8. Королев В.И., Меснянкин Е.П. Импульсный твердотельный лазер. - A.c. № 1505386 от 1.05.89.

9. Ешмеметьева Е.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П., Попова Л.Г., Серебряков В.А. Исследование усиления лазерных импульсов

I мкс длительности с широким спектром ( ä jl ~ 40 в неодимовых силикатных и фосфатных стеклах. - Квантовая электроника, 1989, т.16, № 10, с.2012-2019.

10. Дивин Г.Д., Иванушкина Л.В., Королев В.И., Седов Б.М. Повышение эффективности усилителей лазерного излучения:. - ШСГ 1980, т.32, в.6, с.979-984.

11. Комарова Л.А., Королев В.И., Корнев В.В., Павлова И.А. и др. Керамический материал лазерных отражателей. - A.c. Г? 212433 от 26.12.84.

12. Бабушкин В.Н., Комарова Л.А., Королев В.И., Корнев В.В., Павлова И.А. и др. Керамический материал лазерного отражателя. -

A.c. № I8490I от I.11.82.

13. Комарова Л.А., Корнев В.В., Королев В.И., Павлова И.А., Седов Б.М. Керамический материал лазерных отражателей. - A.c.

№ Г79779 от 6.10.82.

14. Ешмеметьева Е.В., Иванушкина Л.В., Королев В.И., Корнев

B.В., Павлова И.А., Попова Л.Г., Седов Б.М., Халилов В.Х. Повышение эффективности лазеров на неодимовом фосфатном стекле применением отражателей, легированных окислами редкоземельных элементов. - MC, 1984, т.40, в.5, с.746-750.

15. Бордачев Е.Г., Волынкин В.М., Ешмеметьева Е.В., Иванушкина Л.В., Королев В.И., Кромский Г.И., Малашенков В.А., Седов Б.Г

Сравнительные характеристики лазеров на неодимовом стекле, возбуждаемых коаксиальной и трубчатой импульсными лампами. - ЗШС, 1987, т.46, № 3, с.506, статья депонирована в ВИНИТИ, per.JS 8046--В-86.

16. Королев В.И., Бордачев Е.Г., Малашенков В.Л., Седов L.'.I. Использование коаксиальных импульсных ламп для создания лазерных усилителей на неодимовом стекле с высокими коэффициентами усиления. - Тезисы Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", Л., 1384, с.6. '

17. Бордачев Е.Г., Королев В.И., Серебряков В.А., Стариков А.Д. Компактные усилители на неодимовом стекле для усиления "слабых" сигналов когерентного излучения. - Квантовая электроника, 1989, т.16, Я 12, с.2405-2408.

18. Абносов Ф.Ф., Волынкин В.М., Бордачев Е.Г., Королев. В.II., Серебряков В.А. и др. Иммерсионный светофильтр-хладоагент. - A.c. № 244482 от 3Л1.86.

19. Королев В.И. Лазерный усилитель. - A.c. JS 764575 от 22.05.80.

20. Королев В.И., Дивин Г.Д., Цветков А.Д. Усилитель лазерного излучения. - A.c. J& 764573 от 22.05.80.

21. Королев В.И., Ивацушкина Л.В., Седов Б.М. Способ усиления лазерного излучения. - A.c. й 862780 от 5.07.81.

22. Королев В.И., Иванушкина Л.В., Венглюк В.И. Исследование усиления расходящихся лазерных пучков. - Тезисы XI конференции молодых специалистов ГОИ им.С.И.Вавилова, Л., 1976, с.98.

23. Ключников В.В., Королев В.И., Цветков А.Д. Лазерный усилитель. - A.c. № 713466 от 5.10.79.

24. Ешмеметьева Е.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П., Мокни Н.К., Плуталова II.Ю., Поздняков А.Е., Серебряков В.А., Щавелев О.С. Лучевая стойкость неодимовых атермальных термопрочных каль-циевощелочных ультрафосфатных стекол. - Квантовая электроника, 199I, т.18, № 8, C.I007-I0I2.

25. Ешмеметьева Е.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П., Попова Л.Г.с Серебряков В.А. О порогах лучевой прочности оптических элементов лазерной установки на стекле. - ОМП, 1991, 9, с.18-21.

26. Королев В.И., Меснянкин Е.П. Устройство для оптической изоляции от мощного импульса лазерного излучения. - A.C. А" IC9L8L?

от 15.07.91.

27. Ешмеметьева Е.В., Королев В.И., Меснянкин Е.П., Серебряков В.Л., Шашкин В.В., Яшин В.Е. О предельных энергетических параметрах излучения в лазерных системах на неодимовом стекле. -Квантовая электроника, 1992, 29, 9, с.837-841.