Введение к работе
Актуальность темн. В последние годы к исследованиям динамических характеристик излучения лазеров проявляется повышенный интерес. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, совсем недавно появились эксперименты, в которых был обнаружен хаотический режим pe.««7j '.zziwa. wnJi^HHooTcr, ~~z o;u лгілнчи» xярчг:?ср.~о для многих лазерных систем и общая картина понимания далека от завершения. Во-вторых, связанные лазеры, системы с обратными связями и многие другие, являясь достаточно сложными, побуждают к исследованиям всего многообразия динамических характеристик излучения в них. В-третьих, в различных задачах лазерной технологии приходится сталкиваться с нестационарными процессами обработки материалов обусловленными, к примеру, либо возникновением в луче плазмы оптического разряда, либо просто плавлением облучаемой мишени. Здесь требуется исследование динамических характеристик излучения системы лазер-плазма-мишень.
Цель диссертационной работы заключается в экспериментальном исследовании динамических свойств излучения СО -лазера при модуляции следующих параметров: накачки активной среды, интенсивности излучения в системе связанных лазеров при кнжекции з резонатор внешнего поля с отстроенной от внутренней частотой генерации, порога генерации в системе лазер-оптический разряд-отражаюсая мишень.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней экспериментально исследованы следующие вопросы динамики излучения С0г~лазера. Впервые, методом модуляции накачки получена хаотическая динамика лазера при частоте модуляции близкой к собственной частоте релаксационных колебаний мощности лазера. Впервые, для двух связанных лазеров обнаружен переход к хаотическому режиму генерации.
-4-Впервые, осуществлена синхронная генерация двух непрерывны? СОг-лазеров при четырехволновом смешении лазерных лучей е поглощающей жидкости. Впервые, в лазере с составным резонатором, содержащим непрерывный оптический разряд, обнаружены низкочастотные и высокочастотные колебания мощности лазерной генерации. Обнаружена сильная зависимость простраственно-временных характеристик оптического разряда от угла фокусировки излучения лазера. Впервые, экспериментально доказана возможность рефракционного утирения лазерного пучка на поддерживаемой им плазме оптического разряда.
Практическая ценность работы. Результаты, полученные е диссертации, расширяют существующие представления о физически* процессах в лазерах при модуляции их параметров и могут быть использованы при разработке конкретных лазерных систем. Обнаруженные хаотические режимы работы лазеров являются свойством данных систем v. ке могут быть устранены путем повышения жесткости конструкции, улучшения стабильности характеристик активной среды и т.д. Синхронизация лазеров при четырехволновом смешении лазерных лучей не нелинейном зеркале может быть использована для синхронизации большого числа периодически расположенных лазеров. Исследованная е диссертации система лазер - плазма оптического разряда - отражэющаг мишень, моделирует многие реальные процессы в задачах лазерной технологии. Показано, что в зависимости от условий облучения отражающей поверхности, свойств оптического разряда в сфокусированнок лазерном пучке , характеристик лазера (мощности излучения, прозрачности резонатора) и других параметров, режим облучения мишени может быть как стационарным так и нестационарным. Рефракция лазерного излучения на поддерживаемой им плазме оптического разряд? такяе приводит к изменению режима обработки, так как яз-зг
дефокусировки пучка падает эффективность его взаимодействия с облучаемым образцом. С обнаруженными эффектами необходимо считаться на практике при выборе условий взаимодействия лазерного излучения с поверхностью.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Ппп<мю»у« --С7.;>очлий |-нн»паігт,ті » :ПрС«й«Опйе учлпВЯЙ ЄЛ
возникновения в одномодовом СО -лазере с периодической накачкой активной среды при близости частота модуляции и собственной частоты релаксационных колебаний мощности лазера.
2. Экспериментальная демонстрация возможности рззвития
динамического хаоса через последовательность, бифуркаций удзоения
периода в системе двух оптически связанных СО -лазеров на границе их
области синхронизации.
-
Синхронизация излучения двух непрерывных СО -лазеров при четырехволновом смешении лазерных лучей в поглощзйцей жидкости. Определение порога синхронизации по интенсивности обращенной волны v. точности подстройки резонаторов.
-
Определение условий нестационарной генерации CG -лазера непрерывного и импульсно-периодического действия с оптическим разрядом в составном резонаторе.
5. Влияние угла фокусировки излучения на динамические
характеристики оптического разряда, распространяющегося в
сфокусированном луче СО -лазера.
6. Прямое экспериментальное доказательство возможности
рефракционного уширения лазерного пучка на поддерживаемой им плазме
оптического разряда.
Апробация работы. Основные результаты диссертации.
докладывались на семинарах Филиала Института Атомной Энергии ям.
II.В.Курчатова, на 3-ей Всесоюзной конференции "Взаимодействие излучения, плазменных и электронных потоков с веществом" (Сухуми, 1988г.), на 2-ой Европейской конференции по квантовой электронике (Дрезден, 1989г.), не 8-ом Интернациональном симпозиуме по газовым потокам и химическим лазерам (Мадрид, 1990г.), на Международном симпозиуме spie по лазерной физике и прикладной оптике (Бостон, 1990г.), на 6-ой Всесоюзной конференции "Оптика лазеров" (Ленинград, 1990г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитированной литературы из III названий. Общий объем работы 133 страницы, из которых основной текст диссертации содержит 79 страниц и 43 рисунка, список литературы - 12 страниц.
