Методы управления временными характеристиками импульсно-периодического Nd3+YAG лазера с накачкой диодными матрицами
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?й 30 кГц аналогичные величины имели следующие значения Рср(цуг)=0,8кВт и Iср(цуг)=2,8кВт/см2. При этом средняя мощность генерации всех цугов не превышала значения Рср= 0,5 кВт, а средняя плотность мощности всех цугов - значения Iср=1,8кВт/см2.
При работе с АОЗ на частоте модуляции 30 кГц в фокусе линзы F=50 мм можно получить импульсную плотность мощности лазерного излучения Iимп ф(1) ? 200 МВт/см2 и среднюю плотность мощности генерации отдельного цуга Iср ф(цуг) ? 2,5 МВт/см2.
Анализ полученных результатов показывает, что для увеличения эффективности работы исследуемого лазера в режиме модуляции добротности с помощью АОЗ необходимо увеличивать частоту модуляции (до 50 кГц) и подводимую мощность ультразвукового генератора (до 20 Вт).
Управление параметрами длительности импульса с помощью электрооптического затвора
По причине высокой стоимости и трудности приобретения электрооптического затвора на кристаллах ВВО, в данной работе будет использоваться электрооптический модулятор на кристаллах DKDP, который обладает схожими оптическими и электрическими параметрами, за исключением: управляющего напряжения, пороговой прочности и электрооптических коэффициентов.
Полуволновое напряжение для электрооптического затвора на кристаллах DKDP равно
В.
Для работы с электрооптическим затвором на основе кристалла DKDP нами была использована схема, представленная на рисунке 4.5.1. В качестве входного сигнала используется сигнал прямоугольной формы с длительностью импульса порядка 200 мкс с генератора Г3 - 111. Микросхемы DD1 (КП1533ЛН1) и DD2 (КП1533ЛА3) используются для формирования импульса длительностью 50 нс. Таким образом, на транзистор VT1 (IRLZ44N) подается управляющий сигнал, рисунок 4.5.2, с амплитудой 4,5 В и длительностью импульса 50 нс.
Рисунок 4.5.1 - Принципиальная схема системы управления электрооптическим затвором на кристаллах DKDP.
В результате, повышающий трансформатор усиливает подаваемый сигнал до 400 В на вторичной обмотке, рисунок 4.5.3. Это выходное напряжение используется для управления электрооптической ячейкой.
Так как минимальная частота следования импульсов генерации используемого лазера была равна 8 Гц, а минимальная средняя мощность генерации составляла 3 Вт, что выше предельно допустимой мощности пропускаемой затвором на основе кристалла ДКДП был выполнен ряд модельных экспериментов с использованием излучения полупроводникового лазера с длиной волны излучения 0,65 мкм. В результате этих экспериментов установлено, что используя ячейку Поккельса, можно получить импульсы лазерного излучения длительностью ~45 нс, рисунок 4.5.4.
5. Основные выводы и результаты работы
В результате выполнения дипломной работы исследованы различные режимы управления параметрами лазерных импульсов генерации твердотельного лазера с диодной накачкой.
Установлено, что максимальная импульсная мощность генерации составляла: 1) ~7,5 МВт (при работе в режиме пассивной модуляции добротности), 2) ~100 кВт (при работе в режиме с акустооптической модуляцией добротности).
Максимальная средняя мощность генерации достигала 200 Вт при работе в режиме свободной генерации и частоте следования импульсов генерации 512 Гц.
В модельных экспериментах при работе с электрооптическим затвором на кристаллах ДКДП получены длительности импульсов генерации не более 40 нс, что позволяет надеяться на получение максимальной импульсной мощности генерации в твердотельном лазере с диодной накачкой при работе с электрооптическим затвором на кристаллах ВВО не менее ~10 МВт.
6. Экономическая часть
Технико-экономическое обоснование темы
Целью данной работы является исследование методов управления временными характеристиками импульсно-периодического (YAG:Nd) лазера с накачкой диодными матрицами. В работе будут рассмотрены методы управления параметрами лазерного излучения, такие как:
Метод акустооптической модуляции добротности
Метод пассивной синхронизации продольных мод резонатора
Метод электрооптического управления длительностью импульса генерации
Будут сравнены теоретические и экспериментальные результаты исследования различных методов управления.
Исследуемые в данной работе методы управления временными характеристиками лазерного излучения позволят контролировать длительность и мощность импульса лазерного излучения. В результате будет выбран оптимальный метод для управления определенными параметрами, в зависимости от поставленной задачи.
Возможность управления временными характеристиками лазерного излучения обеспечит повышение мощности импульса лазерного излучения и установление необходимого импульсного режима работы лазера, что позволит расширить область применения данной установки и изменять импульсные характеристики лазера.
Ленточный график проведения научно-исследовательской работы
В процессе прохождения всех стадий научно исследовательской работы инициатор и разработчик должны точно координировать действия и распределять их во времени.
График НИР должен отражать те стороны выполняемых работ, которые являются существенными для достижения конечных целей. Кроме того, этот график должен учитывать возможные состояния работ, выполнение их в намеченные сроки, возможные их нарушения, последствия этого и т. д. Ленточный график представляет собой схематическое изображение п