А.Ф. Ширанков, П.А. Носов, И.И. Пахомов, А.Г. Григорьянц, В.П. Якунин, Р.С. Третьяков
4
Экспериментальное определение пространственных пара-
метров пучка мощного иттербиевого волоконного лазера.
Пучки
мощных волоконных лазеров имеют следующие особенности [8]:
• наличие многомодового излучения обусловливает необходи-
мость учитывать сложный характер взаимодействия различных мод
излучения внутри волоконного транспортировочного световода;
• высокая мощность излучения (единицы и десятки киловатт в
непрерывном режиме генерации).
Для разработки оптических систем мощных волоконных лазеров
прежде всего необходимо знать пространственное распределение
плотности мощности многомодового лазерного пучка на выходе во-
локна, пространственные параметры пучка и выяснить примени-
мость теории лазерной оптики для описания распространения тако-
го пучка в свободном пространстве и при преобразовании оптиче-
ской системой.
Для решения этих задач разработана методика измерения про-
странственного распределения плотности мощности пучка мощного
волоконного лазера на разных участках оптической системы лазер-
ной головки. По полученным распределениям определяют диаметр
лазерного пучка по двум критериям: методом моментов либо как
размер зоны, в которой сосредоточено 86,5 % полного потока лазер-
ного пучка. В проведенном эксперименте эти критерии дали практи-
чески один и тот же результат, поэтому в работе при определении
диаметра пучка использован второй критерий.
Результаты измерений диаметра пучка в различных сечениях ап-
проксимировались зависимостью, описывающей изменение размера
(полудиаметра) огибающей лазерного пучка вдоль оси
z
[3, 4],
( )
(
)
2
2
2
2
1
.
p
p
p
p
k
z s
h z h
h z s
z
−
⎛
⎞
= +
= + − θ
⎜
⎟
⎝
⎠
(1)
Здесь
p
h
— размер перетяжки пучка;
k
z
— параметр конфокально-
сти пучка, соответствующий расстоянию от перетяжки пучка, на ко-
тором размер пучка увеличивается в
2
раз;
2
θ
— угловая расхо-
димость пучка (полный угол);
p
s
— положение перетяжки пучка от-
носительно выбранной реперной плоскости с координатой
,
p
z s
=
в
которой размер пучка имеет минимальное значение
p
h
.
Для оценки качества лазерного пучка в настоящее время широко
применяют параметр
BPP
(Beam Parameter Product), мм·мрад:
2
2
const
.
p
p
k
h
BPP h
M
z
λ
= θ = = =
π
