Введение к работе
Диссертационная работа . посвящена исследованию моїм» твердотельных многомодовнх технологических лазеров с высоким качеством пространственной структуры излучения.
Актуальность темы диссертационной работы.
В настоящее время твердотельные лазеры широко используются в разнообразных технологических оперениях таких как резка, сверление, термообработка', прецизионная сварка и др. Технологические возможности лазеров и качество выполняемых операций непосредственно связаны -с размером фокального пятна и качеством поперечной структуры пучка выходного излучения лазера в месте обработки, фокусировка излучения в пятно малого поперечного размера и большой протяженности позволяет проводить технологические процесса .на материалах большой толщины, обеспечивать большую точность обработки и более высокое качество обрабатываемых поверхностей. Поскольку лазеры используют в первую очередь в технологиях, требупих высокого качества и точности обработки, то разработка лазеров позволяющих формировать фокальное пятно высокого качества является основной тенденцией развития мощных твердотельных лазеров для таких технологических операций, как разка, сверление, прецизионная сварка и термообработка.
Разработка мощных твердотельных лазеров, обеспечивающих высокую однородность излучепия в поперечном сечении, малу в расходимость и высокую стабильность пространственной структуры сопряжена с решением целого ряда сложных научных и технических проблем. При этом одной из главных является проблема потроєння схемы резонатор». Такая схема резонатора должна обеспечивать высокое качество поперечной структуры . выходного ' ігучка излучения. При этом высокий уровень чакачки, необходимый для обеспечения высокой средней мощности генерации приводит к значительным терлооптпческим пскакениям активной среда и их сильному влиянии из пространствэнйую структуру излучения.
ухудтаицему качество поперечной структуры. Причем треегагаяяг высокой средней мощности излучения не позволяет перейти к одномодовому режиму генерации и заставляет добиться высокого качества пространственной структуры в условиях многонодового режима. ''.-*
Влияние сильных термооптических искажений при многомодовом характере генерации изучено к настоящему времени абсолютно недостаточно, что не позволяет сформулировать обоснованный алгоритм построения мощных технологических твердотельных лазерных систем с высоким качеством поперечной структуры. Поэтому
Целью диссертационной работы является:
-
Изучение характера и величины термооптичвских искажений, возникающих в активных, элементах из АИГ:ШЭ+ при уровнях накачки, характерных для лазеров технологического назначения.
-
Иссдедовзше влияния негауссовых термоопгичэских искажений .аюттшпо элемента на структуру мод резонатора лазера.
3- Построение алгоритма расчета схемы резонатора как одно, так л двух&пашнтнсто яазера с учетом характерных негауссовых термоштичееких искажений активных элементов и динамики этих искажений.
4. Создавав m основе разработанного алгоритма образца твердотельного технологического лазера мощностью 300 Вг и высоким качеством поперечной структуры пучка выходного излучения.
Научная новизна
полученных результатов заключается в следующем:
1. Исследованы характер и величина 'негауссовых аберраций, вносимых в резонатор термооптически возмущенным активным элементом в излучателях (квантронах) наиболее употребительных
-5"-
типов:
-
Путем численного моделирования' выявлены основные, закономерности образования модовых структур резонаторов, содержащих оптические элементы с негауссовыми элементами,
-
Сформулировано условие динамической стабильности лазера, содержащим два активных элемента с флуктуирующей тепловой линзой.
4. Предложена .схема резонатора двухэлементного лазера,
имеющая пониженную чувствительность к аберрациям основных
видов.
Практическое значение диссертационной работы.
На основании проведенных исследований удалось
-
Сформулировать алгоритм расчета схемы рэзонатора лазера с учетом величины и характера аберраций, возникапцих в тершоптически возмущениях активних элементах- .
-
Разработан технологический, лазер со средней мощностью до 300 вт и высоким качеством поперечной структуры пучка выходного излучения.
Защищаемые поло к єни я.
На задіту наносятся следующие утверждения:
-
Наличие аберраций коренным образом меняет кодовую структуру излучения лазера. Помимо'регулярных квазигэуссовых аксиальных мод возникают многоходовые дааксиальныэ модовае образования, область стохастического поведения лучей. Размеры и характер данных модовых образовании зависит от уровня аберраций и параметров схемы резонатора.
-
Знание величин аберраций позволяет создать схему лазерного резсна_тора, обладающую предельно достижимым при данном уровне аберраций качеством пространственной структур» выходного излучения.
-є-
3. В двухэлементной схеме резонатора лазера возможно обеспечить динамическую стабильность иодовых структур при котором малые флуктуации термоопткческих искажений в том числе величин аберраций не приводит в .первом порядке к изменениям пространственных параметров пучка выходного излучения.
Апробация работы к п у б л и к а ц и и.
По результатам диссертационной работы опубликовано 3 паучнш статьи. Результаты работы представлены на Международной конференции "Нетрадощиоишэ лазершгз технологии" (Москва, сентябрь 1992 г.) АШ-92, научных конференциях МФТИ.
Структура ы объем р з б о т п.
Диссертационная работа состоит из пята глав, заключения,
пралокения и библиография использованной литературы. Объем
работа страниц, в том числе рисунков и _.^_ таблиц.
