Методы управления временными характеристиками импульсно-периодического Nd3+YAG лазера с накачкой диодными матрицами
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?ока накачки до Iр = 24,5 А, пассивный затвор переставал переходить в просветленное состояние и происходил срыв лазерной генерации (импульс генерации на экране осциллографа исчезал). При увеличении тока до I = 26 А - амплитуда импульса лазерного излучения возрастала, а длительность импульса генерации оставалась неизменной. Дальнейшее увеличение силы тока накачки приводило к эффекту насыщения и роста амплитуды импульса генерации не наблюдалось. Зависимость амплитуды импульса генерации лазерного излучения от силы тока накачки представлена на рисунке 5.3.3.
Рисунок 4.3.3. - Зависимость амплитуды импульса лазерного излучения от силы тока накачки.
Типичная длительность импульса генерации при пассивной модуляции добротности составляла 20 нс. Измерения импульсной энергии генерации показали, что при силе тока накачки 25 А, величина энергии в импульсе генерации составляла около 0,15 Дж. Следовательно, пиковая мощность излучения в этом режиме работы была Римп ~7,5 МВт, а импульсная плотность мощности Iимп ? 26,5 МВт/см2. При расходимости лазерного излучения 3…5 мрад в фокусе линзы с фокусным расстоянием F равным 50 мм можно получить импульсную плотность мощности лазерного излучения Iимп ф ? 2,4 ГВт/см2.
4.4 Управление параметрами длительности импульса акустооптическим методом
При работе в режиме модуляции добротности с помощью акустооптического затвора измерения проводились при длительности импульса тока накачки равной 200…350 мкс, частоте следования импульсов тока накачки 8-64 Гц и силе тока накачки Iр = 24…26 А с подавлением первого импульса лазерного излучения и без него. Во время измерений изменялись различные параметры работы акустооптического затвора, и исследовалось их влияние на выходные характеристики генерации лазерного излучения. Малый диапазон изменения частот следования импульсов тока накачки при измерениях был обусловлен отсутствием синхронизации работы блока управления АОЗ и блока питания диодных матриц.
Установлено, что в этом случае в импульс генерации лазера состоит из нескольких цугов. Количество цугов и их длительность определяется частотой модуляции акустооптического затвора. Так при частоте модуляции АОЗ равной 10 кГц число цугов генерации равно трем, а при частоте модуляции АОЗ равной 30 кГц количество цугов равно девяти. При этом длительность цуга, в том случае, когда их количество N было больше или равно шести, практически определялась частотой модуляции АОЗ. Длительность отдельного импульса генерации составляла ~100-150 нс. Полная длительность импульса генерации определялась длительностью импульса тока накачки и была короче его на 40…50 мкс.
На рисунке 4.4.4. иллюстрируется еще одна характерная особенность работы лазера в этом режиме, касающаяся структуры отдельного цуга лазерной генерации: второй импульс цуга задержан относительно первого на время как минимум вдвое большее времени задержки последующих соседних импульсов цуга, т.е. выполняется соотношение
??1,2 ? 2??i,i+1, (1)
где i ?2 - номер импульса цуга, начиная со второго.
Время задержки второго импульса относительно первого зависело от режима работы АОЗ и изменялось от 10 до 20 мкс. Кроме того, было установлено, что частота модуляции АОЗ существенным образом влияет как на амплитуду отдельного импульса цуга рисунок 4.4.5, так и на полную энергию генерации всех цугов рисунок 4.4.6.
Рисунок 4.4.5. - Зависимость амплитуды отдельного импульса цуга от частоты модуляции акустооптического затвора.
Рисунок 4.4.6. - Зависимость полной энергии генерации всех цугов лазерного излучения от частоты модуляции акустооптического затвора.
На рисунке 4.4.7. представлена зависимость амплитуды отдельного импульса лазерного излучения от подводимой мощности ультразвукового генератора АОЗ. Видно, что с ростом подводимой мощности растет амплитуда генерации отдельного импульса.
Рисунок 4.4.7. - Зависимость амплитуды лазерного излучения от подводимой мощности ультразвукового генератора АОЗ.
Исследование временных и энергетических характеристик при работе с акустооптическим затвором позволили оценить плотность мощности лазерного излучения в отдельном импульсе генерации, среднюю мощность генерации отдельного цуга и среднюю мощность генерации полного импульса излучения всех цугов.
Плотность мощности и энергия отдельного импульса лазерного излучения зависела от режима работы акустооптического затвора и несколько увеличивалась с ростом частоты модуляции АОЗ. В частности, при частоте модуляции акустооптического затвора fАОЗ=10 кГц энергия в первом импульсе каждого цуга была не менее Еимп(1)=5мДж при импульсной мощности отдельного импульса Pимп(1) = 50.103 Вт и плотности мощности Iимп(1) = 180 кВт/см2, а при частоте модуляции акустооптического затвора fАОЗ=30 кГц энергия в первом импульсе каждого цуга была не менее Еимп(1)=6,5мДж при импульсной мощности отдельного импульса Pимп (1) = 65.103 Вт и плотности мощности Iимп(1) = 230 кВт/см2. В первом случае количество цугов было равно трем, а во втором - девяти. Определение полной энергии генерации одного цуга импульсов позволило оценить среднюю мощность генерации отдельного цуга. На частоте модуляции АОЗ равной 10 кГц оказалось равной Рср(цуг) = 0,5 кВт при средней плотности мощности цуга Iср(цуг)=1,8 кВт/см2. На частоте модуляции АОЗ равн?/p>