Стр. 2 - П.А. Носов - Синтез зеркально-линзового резонатора твердотельного лазера с импульсной накачкой

128

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012

В ряде случаев практического применения твердотельных лазеров

с импульсной накачкой важна стабильность выходных параметров

излучения, для чего используют активные или пассивные способы

[4]. При активном способе измеряют выходной параметр лазерно-

го излучения, который нужно стабилизировать, и воздействуют на

соответствующий элемент лазера таким образом, чтобы скомпенсиро-

вать отличие этого параметра по сравнению с требуемым значением.

Пассивные способы заключаются в разработке таких систем накачки

и конфигураций резонаторов, которые обеспечивают стабильность

интересующих параметров (параметра) в заданных пределах.

Эффективным пассивным способом стабилизации выходных па-

раметров излучения лазера является применение так называемых ди-

намически термостабильных резонаторов

[3]. Параметры оптической

схемы такого резонатора рассчитываются таким образом, что при но-

минальной мощности накачки размер моды

h

T

в активном элементе

минимален и поэтому в первом приближении не зависит от измене-

ния оптической силы 1/

f '

T

тепловой линзы:

dh

T

/

df'

T

= 0.

По сравнению с твердотельными лазерами с непрерывной накач-

кой, для лазеров с импульсной накачкой характерны меньшие тер-

мооптические искажения активного элемента и более высокие плот-

ности мощности излучения на элементах резонатора [3, 8]. Поэтому,

в твердотельных лазерах с импульсной накачкой оптимальный раз-

мер лазерной моды в активном элементе определяется не уровнем

термооптических искажений, а радиусом активного элемента. Опти-

мальный размер основной моды в активном элементе

h

T

≥ 1,5 мм [3].

Однако, если предельно допустимая плотность мощности излучения

на элементе резонатора, определяемая его лучевой стойкостью, равна

I

пр

, а пиковая мощность импульса излучения

P

=

E

/

τ

, где

E

– энергия,

τ

– длительность импульса генерации, то для предельно допустимого

размера пучка на элементе имеем условие

пр

.

P h

I

π

≥

В случае, ког-

да

I

пр

= 1,0 ГВт/см

2

;

E

= 0,1 Дж,

τ

= 20 нс, получаем

h

пр

≥ 0,4 мм. Поэто-

му оптимальный размер пучка в активном элементе приблизительно

в 4 раза больше минимально допустимого

h

пр

.

Анализ схем устойчивых резонаторов показал, что для разработки

твердотельных лазеров с импульсной накачкой можно использовать

резонатор с двумя сферическими зеркалами и резонатор с двухком-

понентной оптической системой. В настоящей статье разработана

методика синтеза указанных схем, которая позволяет провести рас-

чет параметров резонатора лазера, обеспечивающего требуемые раз-

меры пучка на зеркалах резонатора и в активном элементе, а также