Моделирование оптических систем импульсных твердотельных лазеров
Диссертация
Рис. 4.2. Зависимости полной мощности генерируемого излучения Р от времени t для различных значений коэффициента отражения выходного зеркала ПГС для сигнальной волны Rs и коэффициента отражения зеркал ПГС для холостой волны Ri=0.2 (а) и Ri=0.99 (б). Кривые 1−0, 2−0, 3−0 описывают изменение мощности волны накачки внутри резонатора при значениях Rs=0.5, 0.6, 0.7 соответственно, кривые 1−1, 2−1, 3−1… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Моделирование оптических систем твердотельных лазеров
- 1. 1. Моделирование лазерных резонаторов с учетом процессов дифракции и усиления в активной среде
- 1. 2. Анализ лазерных резонаторов с использованием аппарата матричной оптики
- 1. 3. Моделирование неустойчивых резонаторов с градиентными зеркалами
- Глава 2. Моделирование твердотельного моноимпульсного лазера
- 2. 1. Дифракционная модель для расчета пространственно-временной структуры поля в лазерном резонаторе с активной средой
- 2. 2. Дифракционная модель широкоапертурного лазерного резонатора, обладающего радиальной симметрией
- 2. 3. Применение приближения геометрической оптики для анализа характеристик телескопических резонаторов с термооптическими неоднородностями
- Глава 3. Моделирование твердотельных лазеров с градиентными элементами
- 3. 1. Амплитудно-фазовые характеристики модельных градиентных зеркал
- 3. 2. Особенности моделирования лазерных резонаторов с градиентными диэлектрическими зеркалами
- 3. 3. Оптимизация диэлектрических градиентных зеркал в широкоапертурных телескопических резонаторах
- 3. 4. Применение динамического градиентного отражателя в резонаторе моноимпульсного лазера
- Глава 4. Исследование квазинепрерывного моноимпульсного твердотельного лазера с внутрирезонаторным параметрическим генератором света
- 4. 1. Особенности моделирования твердотельного лазера с внутрирезонаторным параметрическим генератором света
- 4. 2. Результаты исследований пространственно-энергетических характеристик излучения параметрической генерации
Список литературы
- Ю.А. Ананьев. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. — М.: Наука, 1979. — 328 с.
- А.А. Мак, JI.H. Соме, В. А. Фромзель, В. Е. Яшин. Лазеры на неодимовом стекле. М.: Наука, 1991.-288 с.
- А.В. Мезенов, J1.M. Соме, А. И. Степанов. Термооптика твердотельных лазеров. Л.: Машиностроение, 1986. — 199 с.
- Г. М. Зверев, Ю. Д. Голяев, Е. А. Шалаев, А. А. Шокин. Лазеры на алюмоитгриевом гранате с неодимом. М.: Радио и связь, 1985. — 144 с.
- W. Koechner. Solid-state laser engineering. Second completely revised and updated edition. Springer, 1988. — 604 p.
- P. H. Sarkies. A stable YAG resonator yielding a beam of very low divergence and high output energy. // Optics Communications.- 1979, — v.31, № 2, — p. 189−192.
- D.C. Hanna, C.G. Sawyers, M.A. Yuratich. Telescopic resonators for large-volume TEMoo -mode operation. // Optical and Quantum Electronics.- 1981, — v.13, № 5, — p.493−507.
- D.C. Hanna, C.G. Sawyers, M.A. Yuratich. Large volume TEMoo mode operation of Nd: YAG lasers. // Optics Communications.- 1981, — v.37, № 5, — p.359−362.
- Ю.А. Ананьев Неустойчивые резонаторы и их применение В кн. Квантовая электроника Под. ред. Н.Г. Басова- № 6, — с.3−34.
- А.Е. Siegman Unstable optical resonators // Applied Optics.- 1974, — v. 13, № 2, — p.353−367
- Ю.А. Ананьев, Г. Н. Винокуров и др. ОКГ с телескопическим резонатором // ЖЭТФ,-1970, — т.58.- с.786−793.
- A.Yariv, P. Yeh Confinement and stability in optical resonators employing mirrors with gaussian reflectivity tapers// Opt. Commun.- 1974.-v.13, № 4, — p.370−374.
- L.W. Casperson, S.D. Lunnam Gaussian modes in high loss laser resonator // Appl. Opt.-1975, — v. 14, № 5, — p. l 139−1199.
- A. Parent, N. McCarthy, P. Lavigne Effect of hard apertures on mode properties of resonators with gaussian reflectivity mirrors // IEEE J. Quantum Electron.- 1987, — v.23, № 2,-p.222−228.
- В.Б. Карасев. Резонаторы с вращением поля. // Оптический журнал.- 1995.- № 8, — с.24−27.
- Г. Б. Альтшулер, Е. А. Исянова, В. Б. Карасев, А. Л. Левит, В. М. Овчинников. / Анализ критичности к разъюстировке кольцевых лазерных резонаторов // Квантовая Электроника.- 1977.-т.4, № 7.- с. 1517−1520.
- М.А. • Воронцов, А. В. Корябин, В. И. Полежаев, В. И. Шмальгаузен. Внутрирезонаторная адаптивная коррекция излучения импульсного ИАГ-лазера. // Известия академии наук, Серия физическая, — 1992, — т.56, № 12, — с.73−75.
- В.В. Аполлонов, Г. В. Вдовин, В. И. Кислов, A.M. Прохоров, С. А. Четкин. Управление выходной мощностью лазера с активным неустойчивым резонатором. // Квантовая Электроника, — 1991,-т.18, № 3, — с. 358.
- В.В. Аполлонов, Г. В. Вдовин, В. И. Кислов, A.M. Прохоров, С. А. Четкин. Модовая селективность резонаторов с изменяемой конфигурацией для управления мощностью лазерного излучения. //КвантоваяЭлектроника.- 1992,-т. 19, № 6, — с.596−602.
- M.D.Feit, J.A.Fleck Light propagation in graded-index optical fibers // Appl. Opt.- 1978.-v. 17, № 10, — p.3390−3998.
- M.D.Feit, J.A.Fleck Computation of mode properties in optical fiber waveguides by a propagation beam method // Appl. Opt.- 1980, — № 7, v.19.- p. l 154−1164.
- D.Yevik, B. Hermansson Split-step finite difference analysis of rib wavequides // Electron. Lett.- 1989.- v.25, № 7, — p.461−462.
- Y.Chung, N. Dagli An assessment of finite difference beam propagation method // IEEE J. Quantum Electron.- 1990, — v.26, № 8.- p. l 135−1339.
- J.T.Hendow, S.A.Shakir Recourse numerical solution for nonlinear wave propagation in fibers and cylindrically symmetric systems // Appl. Opt.- 1986, — v.25, № 11.- p. 1759−1764.
- Koch T.B., Davies J.B., Wickramasinghe D. Finite element, finite differerence propagation algorithm for integrated optical device // Electron. Lett.- 1989, — v.25, № 8, — p.514−516.
- C. J. F.' Martin, A. Dereux, C. Girard Iterative for computing exactly the total field propagating in dielectric structures of arbitrary shape // J. Opt. Soc. Am. А, — 1994, — v. l 1, № 3,-p. 1073−1080.
- G.R.Hadley Wide-angle beam propagation using Pade operator // Opt. Lett.- 1992, — v. 17, № 20.-p. 1426−1428.
- R. Glauberg, P. von Allen Vectorial beam-propagation method for integrated optics // Electron. Lett.- 1991,-v.27, № 8, — p.654−655.
- Y. Chung, N. Dagli, L. Thylen Explicit finite difference vectorial beam propagation method // Electron. Lett.- 1991, — v.27, № 23, — p.2119−2121.
- J.M.Lin, L. Gomelsky Vectorial beam propagation method // J. Opt. Soc. Am. A.- 1992,-v.9, № 9,-p. 1574−1585.
- ХанинЯ.И. Основы динамики лазеров. -М.: Физматлит, 1999. 368с.
- А. Ярив Введение в оптическую электронику М.: Высшая школа, 1983, — 398 с.
- О. Звелто Принципы лазеров М.: Мир, 1990. — 560 с.
- Методы расчета оптических квантовых генераторов. В 2-х томах, т.1 / Под ред. Степанова Б. И. Минск: Наука и техника, 1968. — 654 с.
- S.G.Grechin, E.V.Raevsky, V.N.Rojdestvin, E.A.Sharandin The kinetics of laser processes in the multi-cascade optical schemes // Proc. SPIE. 2001, — v. 3672, — p. 163−169.
- S.G.Grechin, D.A.Mashkovsky, V.N.Rojdestvin, O.A.Smirnova, B.L.Sozinov, E.A.Sharandin Regenerative amplification in 4-pass laser amplifier on YAG: Nd with PC-SBS mirror// Proc. SPIE. -2000. v. 2771 — p.34−41.
- M. Борн, Э. Вольф Основы оптики М.: Наука, 1973. — 720 с.
- В.А. Зверев Радиооптика М.: Сов. радио, 1975. — 160 с.
- A.E.Siegman Quasi fast Hankel transform// Opt. Lett.- 1977, — v. l, № 1, — p.13−15.
- W.D.Murphy, M.L.Bernabe Numerical procedure for solving nonsymmetric eigenvalue problems associated with optical resonators // Appl.Opt.- 1978, — v.17, № 15, — p.2358−2364.
- И.В.Епатко, А. А. Малютин, Р. В. Серов, Д. А. Соловьев, А. Д. Чулкин Новый алгоритм численного ' моделирования распространения лазерного излучения // Квантовая Электроника, — 1998,-т.25, № 8, — с.717−722.
- В.В.Валуев, В. Г. Наумов, П. А. Савотин Влияние усиления активной среды на многомодовую генерацию // Квантовая Электроника, — 1996, — т.23, № 8, — с.679−683.
- В.В. Валуев, В. Г. Наумов, П. А. Свотин Метод расчета многомодового режима генерации в неустойчивом резонаторе // Математическое моделирование 1995, — т.7, № 2,-с.49−59.
- В.А. Коротков, В. В. Лиханский, А. П. Напартович Моделирование многомодовой генерации в лазере с неустойчивым резонатором // Квантовая Электроника.- 1990, — т. 17, № 7, — с.897−901.
- W. Simmons, J. Hunt, W. Warren Light propagation through large laser systems // IEEE J. Quantum Electron.- 1981.- v. 17, № 9.- p. 1727−1744.
- A.E. Siegman, E.A. Sziklas Mode calculation in unstable resonators with flowing saturable gain//Appl. Opt.- 1975,-v. 14, № 7,-p. 1874−1889.
- A.A. Андреев, П. И. Крепостнов, A.H. Сутягин и др. Численное моделирование пространственно-временной структуры гауссова пучка// Квантовая Электроника.-1991.-т.18, № 9, — с.1118−1121.
- J.A. Fleck, J.R. Morris, Feit M.D. Time-dependent propagation of high energy laser beams through the atmosphere // Appl. Phys.- 1976, — v. 10, № 2, — p. 129−160.
- J.M. Martin, S.M. Flatte Intensity images and statistics from numerical simulation of wave propagation // Appl. Opt.- 1988, — v.27, № 11, — p.2111−2125.
- S.C. Sheng, A.E. Siegman Nonlinear-optical calculations using fast-transforms methods: second-harmonic generation with depletion and diffraction // Phys. Rev. A.- 1980, — v.21, № 2,-p.599−606.
- G.Gerullo, S. de Silvestri, V. Magni, O. Svelto Output power limitation in CW single transverse mode Nd: YAG lasers with a rod of large cross-section // Optical and Quantum Electronics.- .1993.- v.25. № 4, — p.489−500.
- J.P. Lotsher, J. Steffen Dynamic stable resonators: a design procedure // Optical and Quantum Electronics.- 1975, — v.7, № 5, — p.505−514.
- S.Silvestri, P. Laporta, V. Magni Pump power stability range of single-mode solid-state lasers with thermal lensing // IEEE J. Quantum Electron.- 1987, — v.23, № 11.- p. 1999−2003.
- K.P. Dridger, R.M. Ifflander, H. Weber Multirod resonators for high-power solid-state lasers with improved beam quality // IEEE J. Quantum Electron.- 1988, — v.24, № 4.- p.665−673.
- J.M.Eggleston, Periodic resonators for average-power scaling of stable-resonator solid-state lasers // IEEE J. Quantum Electron.- 1988, — v.24, № 9, — p. 1821−1824.
- S.Silvestri, P. Laporta, V. Magni The role of rod position in single-mode solid state laser resonators: optimization of a cw mode-locked Nd: YAG laser // Opt.Comm.- 1986, — v.57, № 5,-p.339−344.
- R. Hauck, H.P. Kortz, H. Weber Misalignment sensitivity of optical resonators // Appl.Opt.- 1980, — v.19, № 4, — p.598−601.
- S.Silvestri, P. Laporta, V. Magni Misalignment sensitivity of solid-state laser resonators with thermal lensing // Opt.Comm.- 1986, — v.59, № 1.- p.43−48.
- C.M.Stickely Laser brightness gain and mode control by compensation of thermal distortion// IEEE J. Quantum Electron.- 1966, — v.9, № 4, — p.511−518.
- V.Magni Resonator for solid-state lasers with large-volume fundamental mode and high alignment stability // Appl.Opt.- 1986, — v.25, № 1, — p.107−117.
- V.Magni Multielement stable resonators containing a variable lens // J.opt.Soc.Am.A.-1987, — v.4, № 10, — p.1962−1969.
- Ю, В, Богданов, А. А. Папченко, В. Н. Сорокин Расчет основной моды резонатора с протяженной тепловой линзой // Квантовая электроника, — 1994, — т.21, № 11.- с. 1041−1048
- JI.A. Васильев, В. К. Демкин, Ю. А. Калинин, Ю. И. Кружилин. Расчет углового распределения излучения лазера с неоднородной активной средой и телескопическим резонатором. // Квантовая Электроника, — 1975, — т.2, № 1, — с.51−55.
- G.Bostanjoglo, H. Weber Improvement of power-laser characteristics with optimized gradient reflectivity mirrors // Laser und Optoelectronik.- 1996, — v.28, № 4, — p.51−61.
- Котликов Б.Н., Прокашев B.H. Выходные фазокомпенсирующие зеркала резонаторов технологических СОг лазеров // Оптический журнал, — 2000, — т. 67, № 9, — с.77−82.
- Kotlikov E.N., Prokashev V.N., Khenineva E.V. Synthesis of unstable resonator output mirrors with phase front compensation // Proc. SPIE.- 2001, — v.43.- p.69−74.
- N. McCarthy, P. Lavigne Large-Size Gaussian Mode in Unstable Resonators using Gaussian Mirrors II Opt. Lett.- 1985, — v. 10, № 9, — p.553−555.
- S.D.Silvestri, P. Laporta, V. Magni, O. Svelto Radially Variable Reflectivity Output Coupler of Novell Design for Unstable Resonators // Opt. Lett.- 1987, — v. 12, № 1.- p.84−86.
- S.D. Silvestri, P. Laporta, V. Magni, O. Svelto Solid-state laser resonator with tapered reflectivity mirrors: The super-Gaussian approach // IEEE J. Quantum Electron.- 1988, — v.24, № 6,-p. 1172−1177
- De Silvestri S., Laporta P., Magni V., Svelto O. Nd: YAG laser with multidielectric variable reflectivity output coupler// Opt. Commun.- 1988, — v.67, № 3, — p.229−232.
- U.Daniel, AHardy Eigenmodes of optical resonators with mirrors having gaussian reflectivity profiles // Appl.Opt.- 1976, — v. 15, № 9, — p.2145−2149.
- N.McCarthy, P. Lavigne Optical resonators with gaussian reflectivity mirrors: misalignment sensitivity//Appl.Opt.- 1983, — v.22, № 17.- p.2704−2708.
- P.A.Belanger, C. Pare Optical resonators using graded phase mirrors // Optics Letters.-1991, — v.16, № 14, — p.1057−1059.
- G. Emiliani, A. Piegari, S. De Silvestri, P. Laporta. Optical coatings with variable reflectance for laser mirrors // Appl. Opt.- 1989, — v. 28, № 14, — p. 2832−2837.
- G.Duplain, P.G.Verly, J.A.Dobrovolski, A. Waldorf, S. Bussiere Graded-reflectance mirrors for beam quality control in laser resonators // Appl. Opt.- 1993, — v.32, № 7, — p.1145−1153.
- S.D.Silvestri, P. Laporta, V. Magni, G. Valentini, G. Cerullo Compatible analysis of Nd: YAG unstable resonators with super-gaussian variable reflectance mirrors // Opt.Comm.- 1990.-v.77, № 2, — p. 179−184.
- L.M. Frantz, J.M. Nodvik. Theory of pulse propagation in a laser amplifier. J. Appl. Phys.-1963, — v.34, № 8, — p.2346−2353.
- Б.Р. Белостоцкий, A.C. Рубанов. Тепловой режим твердотельных оптических квантовых генераторов. М.: Энергия, 1973. -168с.
- Б.Р. Белостоцкий, Ю. В. Любавский, В. М. Овчинников. Основы лазерной техники. Твердотельные лазеры. Под ред. акад. A.M. Прохорова, М.: Сов. радио, 1972. -408с.
- Д. Малакара Оптический производственный контроль, М.: Машиностроение, 1985. — 400 с.
- Н.Г. Вахитов Открытые резонаторы, обладающие переменным коэффициентом отражения // Радиотехника и электроника.- 1965, — т. 10, № 12.- с. 1676−1683
- Ю.А. Калинин, А. А. Мак, А. Й. Степанов и др. ОКГ с переменным по сечению пропусканием зеркал резонатора // ЖЭТФ, — 1969.- т.56, Вып.4, — с.1161−1168.
- G.L. McAllister, W.H. Steier, W.B. Lacina Improved mode properties of unstable resonator with tapered reflectivity mirrors and shaped apertures // IEEE J. Quantum Electron.- 1974.-v.10, № 3, — p. 346−355.
- Ю.А. Ананьев B.E. Шерстобитов Влияние краевых эффектов на свойства неустойчивых резонаторов // Квантовая Электроника, — 1971.- № 3, — с.82−89.
- D.M. Walsh, L.V. Knight Transverse modes of a laser resonator with Gaussian mirrors // Appl. Opt.- 1984, — v.25, № 17.- p.2947−2954.
- V.B. Karasev, V.V. Nazarov, E.S. Putilin, P.N. Fimin, V.Yu. Khramov. Influence of phase distortion of soft-edge output mirror on the characteristics of laser modes of unstable and plane-parallel resonators // Proc. SPIE, 2001, — v.4353.- p.51−58.
- Белашенков H.P., Карасев В. Б., Назаров В. В., Путилин Э. С., Фимин П. Н., Храмов В. Ю. Влияние фазового отклика выходного градиентного зеркала на характеристики лазерных мод плоскопараллельного резонатора. // Оптический журнал.-2000,-т. 67, № 1,-с. 25−28
- Н.Р. Белашенков, JI.A. Губанова, Э. С. Путилин, П. Н. Фимин, Формирование волнового фронта отраженного излучения градиентными зеркалами // Тез. докл. Междунар. конф. «Прикладная оптика-96», — СПб, 1996, — с. 197
- Аладов А.В., Беззубик В. В., Белашенков Н. Р. и др. Применение зеркал с трапециевидным профилем коэффициента отражения в резонаторах лазеров высокой яркости// Оптический журнал, — 1995, — № 8.- с.19−23.
- Жиглинский А.Г., Парчевский С. Г., Путилин Э. С. Формирование фронта световой волны в интерферометре Фабри-Перо // Оптика и спектроскопия, — 1977, — т.43, № 1.-с. 110−113.
- Розенберг Г. В. Оптика тонкослойных покрытий. М.: ГИФМЛ, 1958. — 572 с.
- Аладов А.В., Беззубик В. В., Белашенков Н. Р. и др. Применение зеркал с переменным коэффициентом отражения в компактных твердотельных лазерных системах // Изв. вузов. Приборостроение.- 1998, — т.41, № 3, — с.53−57.
- Путилин Э.С., Губанова Л. А. Интерференционные фильтры, формирующие фазовые и амплитудные характеристики отраженного и прошедшего излучения // Оптический журнал, — 1995.- № 8.- с.72−77.
- Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. // М.: Наука, 1990, с. 264
- Fox A.G., Li Т. Resonant modes in a maser interferometer // Bell Syst. Tech. J.- 1961.-v.40, № 2. p.453−488.
- De Silvestri S., Magni V., Taccheo S., Valentini G. Q-switched Nd: YAG laser with super-gaussian resonator// Opt. Lett.- 1991, — v. 16, № 9, — p. 642−644.
- Парахуда C.E., Корчагин A.A. «Устройство для модуляции добротности резонатора» АС на полезную модель № 11 630 от 16.10.99.
- Харрик М. Спектроскопия внутреннего отражения. М.: Мир, 1970. — 336 с.
- Н.Р. Белашенков, В. Б. Карасев, П. Н. Фимин Градиентные лазерные зеркала // Оптический журнал.- 2000.- т.68, № 5, — с.9−19
- Larry R. Marshall, A. Kaz Eye-safe output from noncritically phase-matched parametric oscillators// J.Opt.Soc.Am.B.- 1993.-v.10, № 9, — p.1730−1736.
- Ch.Grasser, D. Wang, R. Beigang, R. Wallenstein Singly resonant optical parametric oscillator synchronously pumped by the radiation of continous-wave mode-locked Nd: YLF laser // J.Opt.Soc.Am.B.- 1993.- v. 10, № 11.- p.2219−2221.
- Ф. Качмарек Введение в физику лазеров М, Мир — 1981.
- B.JI. Наумов, A.M. Онищенко, А. С. Подставкин, А. В. Шестаков Высокоэффективный параметрический преобразователь на кристаллах КТР // Квантовая Электроника, — 2000.- т.30, № 7, — с.632−634
- В.Г.Дмитриев, Л. В. Тарасов Прикладная нелинейная оптика: Генераторы второй гармоники и параметрические генераторы света. М.: Радио и связь, 1982. — 352 с.
- V.G.Dmitriev, G.G.Gurzadyan, D.N.Nikogosyan Handbook of Nonlinear Optical Crystals Springer-Verlag, Berlin, -1997. — p.414.
- Калинцев А.Г., Назаров В. В., Хлопонин Л. В., Храмов В. Ю. Исследование квазинепрерывного внутрирезонаторного ПГС с длиной волны генерации 1.54 мкм //В сб. статей «Оптические и лазерные технологии», — СПб: СПб ГИТМО (ТУ).- 2001.-с.84−94
- А.Г. Калинцев, В. В. Назаров, Л. В. Хлопонин, В. Ю. Храмов В.Ю. Исследование динамики внутрирезонаторной параметрической генерации на длине волны 1.54 мкм // Оптический журнал.- 2002, — № 3, т.69.- с. 54−58.