Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера

На основе метода расщепления по процессам дифракции и усиления-рефракции проведена оценка влияния активной среды на профиль излучения в предложенной конструкции нового волноводного СО2-лазера с однородным выходным пучком. Показано, что при выборе оптимальных размеров зеркал резонатора и многомодовог...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
Hauptverfasser:	Гурин, О.В., Маслов, В.А., Свич, В.А., Топков, А.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України 2007
Schlagworte:	Вакуумная и твердотельная электроника
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10775
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера / О.В. Гурин, В.А. Маслов, В.А. Свич, А.Н. Топков // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, № 1. — С. 250-254. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-10775
record_format	dspace
spelling	Гурин, О.В. Маслов, В.А. Свич, В.А. Топков, А.Н. 2010-08-06T14:25:34Z 2010-08-06T14:25:34Z 2007 Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера / О.В. Гурин, В.А. Маслов, В.А. Свич, А.Н. Топков // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, № 1. — С. 250-254. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10775 621.373.826 На основе метода расщепления по процессам дифракции и усиления-рефракции проведена оценка влияния активной среды на профиль излучения в предложенной конструкции нового волноводного СО2-лазера с однородным выходным пучком. Показано, что при выборе оптимальных размеров зеркал резонатора и многомодового волновода, параметров пространственного фильтра на неоднородном зеркале активная среда может способствовать уменьшению дифракционных потерь основной моды и повысить равномерность профиля выходного пучка излучения лазера. На основі методу розщеплення по процесах дифракції та посилення-рефракції проведена оцінка впливу активного середовища на профіль випромінювання в запропонованій конструкції нового хвилевидного СО2-лазера з однорідним вихідним пучком. Показано, що при виборі оптимальних розмірів дзеркал резонатора та багатомодового хвилеводу, параметрів просторового фільтра на неоднорідному дзеркалі активне середовище може сприяти зменшенню дифракційних втрат основної моди та підвищити рівномірність профілю вихідного пучка випромінювання лазера. On the basis of a method of decomposition on processes of diffrac-tion and an amplification-refraction the estimation of influence of an active medium on the irradiation profile in the proposed construction of new waveguide СО2-laser with the homogeneous output beam is carry out. It is shown, that at choice optimum sizes of the resonator mirrors and the multimode waveguide, parameters of the spatial filter on the nonuniform mirror the active medium can promote a decrease of the diffraction losses of a basic mode and a increase uniform of an output beam profile of a laser radiation. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Вакуумная и твердотельная электроника Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера Одержання пучка з рівномірним розподілом інтенсивності в активному резонаторі хвилевидного CO2-лазера Shaping of a beam with a uniform intensity distribution in the active resonator of waveguide CO2-laser Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера
spellingShingle	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера Гурин, О.В. Маслов, В.А. Свич, В.А. Топков, А.Н. Вакуумная и твердотельная электроника
title_short	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера
title_full	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера
title_fullStr	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера
title_full_unstemmed	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера
title_sort	получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного co2-лазера
author	Гурин, О.В. Маслов, В.А. Свич, В.А. Топков, А.Н.
author_facet	Гурин, О.В. Маслов, В.А. Свич, В.А. Топков, А.Н.
topic	Вакуумная и твердотельная электроника
topic_facet	Вакуумная и твердотельная электроника
publishDate	2007
language	Russian
publisher	Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
format	Article
title_alt	Одержання пучка з рівномірним розподілом інтенсивності в активному резонаторі хвилевидного CO2-лазера Shaping of a beam with a uniform intensity distribution in the active resonator of waveguide CO2-laser
description	На основе метода расщепления по процессам дифракции и усиления-рефракции проведена оценка влияния активной среды на профиль излучения в предложенной конструкции нового волноводного СО2-лазера с однородным выходным пучком. Показано, что при выборе оптимальных размеров зеркал резонатора и многомодового волновода, параметров пространственного фильтра на неоднородном зеркале активная среда может способствовать уменьшению дифракционных потерь основной моды и повысить равномерность профиля выходного пучка излучения лазера. На основі методу розщеплення по процесах дифракції та посилення-рефракції проведена оцінка впливу активного середовища на профіль випромінювання в запропонованій конструкції нового хвилевидного СО2-лазера з однорідним вихідним пучком. Показано, що при виборі оптимальних розмірів дзеркал резонатора та багатомодового хвилеводу, параметрів просторового фільтра на неоднорідному дзеркалі активне середовище може сприяти зменшенню дифракційних втрат основної моди та підвищити рівномірність профілю вихідного пучка випромінювання лазера. On the basis of a method of decomposition on processes of diffrac-tion and an amplification-refraction the estimation of influence of an active medium on the irradiation profile in the proposed construction of new waveguide СО2-laser with the homogeneous output beam is carry out. It is shown, that at choice optimum sizes of the resonator mirrors and the multimode waveguide, parameters of the spatial filter on the nonuniform mirror the active medium can promote a decrease of the diffraction losses of a basic mode and a increase uniform of an output beam profile of a laser radiation.
issn	1028-821X
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/10775
citation_txt	Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера / О.В. Гурин, В.А. Маслов, В.А. Свич, А.Н. Топков // Радіофізика та електроніка. — 2007. — Т. 12, № 1. — С. 250-254. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT gurinov polučeniepučkasravnomernymraspredeleniemintensivnostivaktivnomrezonatorevolnovodnogoco2lazera AT maslovva polučeniepučkasravnomernymraspredeleniemintensivnostivaktivnomrezonatorevolnovodnogoco2lazera AT svičva polučeniepučkasravnomernymraspredeleniemintensivnostivaktivnomrezonatorevolnovodnogoco2lazera AT topkovan polučeniepučkasravnomernymraspredeleniemintensivnostivaktivnomrezonatorevolnovodnogoco2lazera AT gurinov oderžannâpučkazrívnomírnimrozpodílomíntensivnostívaktivnomurezonatoríhvilevidnogoco2lazera AT maslovva oderžannâpučkazrívnomírnimrozpodílomíntensivnostívaktivnomurezonatoríhvilevidnogoco2lazera AT svičva oderžannâpučkazrívnomírnimrozpodílomíntensivnostívaktivnomurezonatoríhvilevidnogoco2lazera AT topkovan oderžannâpučkazrívnomírnimrozpodílomíntensivnostívaktivnomurezonatoríhvilevidnogoco2lazera AT gurinov shapingofabeamwithauniformintensitydistributionintheactiveresonatorofwaveguideco2laser AT maslovva shapingofabeamwithauniformintensitydistributionintheactiveresonatorofwaveguideco2laser AT svičva shapingofabeamwithauniformintensitydistributionintheactiveresonatorofwaveguideco2laser AT topkovan shapingofabeamwithauniformintensitydistributionintheactiveresonatorofwaveguideco2laser
first_indexed	2025-11-26T00:10:41Z
last_indexed	2025-11-26T00:10:41Z
_version_	1850595301066276864
fulltext	__________ ISSN 1028-821X Радиофизика и электроника, том 12, №1, 2007, с. 250-254 © ИРЭ НАН Украины, 2007 УДК 621.373.826 ПОЛУЧЕНИЕ ПУЧКА С РАВНОМЕРНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ В АКТИВНОМ РЕЗОНАТОРЕ ВОЛНОВОДНОГО CO2-ЛАЗЕРА О. В. Гурин, В. А. Маслов, В. А. Свич, А. Н. Топков Харьковский национальный университет им. В. Н. Каразина, 4, пл. Свободы, Харьков, 61077, Украина E-mail: Vyacheslav.A.Maslov@univer.kharkov.ua На основе метода расщепления по процессам дифракции и усиления-рефракции проведена оценка влияния активной сре- ды на профиль излучения в предложенной конструкции нового волноводного СО2-лазера с однородным выходным пучком. Пока- зано, что при выборе оптимальных размеров зеркал резонатора и многомодового волновода, параметров пространственного фильт- ра на неоднородном зеркале активная среда может способствовать уменьшению дифракционных потерь основной моды и повысить равномерность профиля выходного пучка излучения лазера. Ил. 2. Табл. 2. Библиогр.: 13 назв. Ключевые слова: лазерный резонатор, активная среда, формирование пучка. Волноводные газовые лазеры находят широкое применение в технологии, медицине, спектроскопии, космической связи [1]. Для реше- ния ряда задач в этих областях оптимальными являются пучки излучения с равномерным рас- пределением интенсивности в поперечном сече- нии. Для получения таких пучков основное вни- мание в настоящее время уделяется методам не- однородного вывода излучения из открытого ла- зерного резонатора [2]. В волноводных газовых лазерах используются комбинированные квази- оптические резонаторы, содержащие многомодо- вые сверхразмерные волноводы и участки сво- бодного пространства. Нами поставлена задача для оценки влияния активной среды волноводных СО2-лазеров на профили излучения при использо- вании внутрирезонаторных методов формирова- ния однородных выходных пучков. 1. Конструкция волноводного СО2–ла- зера. Влияние активной среды на форму выход- ного излучения рассмотрено на примере предла- гаемой конструкции волноводного СО2–лазера с возбуждением разрядом постоянного тока (рис. 1). Рис. 1. Конструкция волноводного СО2-лазера: 1 - амплитуд- но-ступенчатое зеркало (АСЗ); 2 - механизм юстировки АСЗ; 3 - инваровые стержни; 4,4а - опоры; 5 - линза ZnSe; 6 - пла- стина ZnSe; 7 - катод; 8 - штуцер вывода охлаждающей жид- кости; 9 - волновод-разрядная камера; 10 - штуцер ввода ох- лаждающей жидкости; 11 - анод; 12 - вакуумное уплотнение; 13 - механизм юстировки полупрозрачного зеркала; 14 - полу- прозрачное зеркало; 15 - сильфон; 16 - охлаждающая жид- кость; 17 - штуцер откачивания рабочей смеси Лазерный резонатор представляет ком- бинацию обобщенного конфокального резонатора с внутренней линзой [3] и многомодового диэлек- трического волновода с активной средой. Расчеты конфигурации пассивного резонатора и геомет- рических параметров его амплитудно-ступенча- того зеркала приведены в работе [4]. Резонатор образован двумя плоскими круглыми зеркалами, диаметры которых равны 4,2 мм, линзовым фазо- вым корректором, выполненным из ZnSe, попе- речным размером 8,4 мм с фокусным расстояни- ем 75 мм и отрезком полого диэлектрического волновода диаметром 4,2 мм и длиной L = 1306 мм. Размеры волновода соответствуют условиям самоизображения в полых диэлектри- ческих волноводах пучков излучения с распреде- лением амплитуды поля вида супергауссовой функции ( 2/g L a = 3,14) [5]. Расстояние между фазовым корректором и неоднородным зеркалом с одной стороны и вол- новодом с другой выбрано равным фокусному. Лазерное излучение выводится через плоское по- лупрозрачное германиевое зеркало, коэффициент пропускания которого составляет 10 . Роль глухого отражателя выполняет плоское неодно- родное алюминиевое АСЗ. АСЗ изготовлено ме- тодом фотолитографии нанесением тонких поло- сок погло-щающего покрытия на подложку из нержавеющей стали в области узловых линий выделяемого на этом зеркале распределения поля вида функции сомбреро [6]. Диаметр центрально- го отража-ющего участка составлял 420  5 мкм. Ширина поглощающих канавок лежит в пределах 42  5 мкм, а ширина отражающих колец равна 147  5 мкм. АСЗ 1 и полупрозрачное зеркало 14 за- креплены в юстировочных механизмах 2, 13, обеспечивающих точную юстировку резонатора по излучению He-Ne лазера. Опорой резонатора mailto:Vyacheslav.A.Maslov@univer.kharkov.ua О. В. Гурин и др. / Получение пучка с равномерным… _________________________________________________________________________________________________________________ 251 служат четыре инваровых стержня 3, обеспечива- ющих долговременную стабильность его длины. Охлаждение разрядной камеры осуществляется проточной водой, подаваемой через штуцеры 8, 10 рубашки водяного охлаждения 16. Жесткость конструкции обеспечивается опорами 4, которые позволяют также обеспечить центровку системы: волновод, разрядная камера, фазовый корректор, АСЗ и полупрозрачное зеркало. Лазер работает на длине волны  = 10,6 мкм. Параметры активной среды приня- ты соответствующими типичным параметрам волноводного СО2-лазера с медленной прокачкой рабочей смеси. Коэффициент усиления слабого сигнала равен 0g = 0,01 см –1 ; интенсивность на- сыщения - sI = 0,3 кВт/см 2 7. 2. Теоретические соотношения. В нас- тоящее время задачи, связанные с расчетом рас- пространения излучения в усиливающей среде, обладающей преломлением, рассматриваются в едином подходе, который основан на методе рас- щепления по процессам дифракции и усиления- рефракции 8. Этот подход, с учетом интерфе- ренции встречных волн, и метод последователь- ных приближений [9] применены нами для ис- следования характеристик мод активного волно- водного резонатора с АСЗ. Считаем, что резонатор заполнен неод- нородной газовой средой с медленной прокачкой смеси, для которой показатель преломления n близок к 1, т. е. выполняется условие 1 1n  . Предполагаем, что показатель преломления  ,n r  ( r , – поперечные полярные координа- ты) усиливающей и обладающей рефракцией сре- ды имеет заданное поперечное распределение, при этом очень слабо изменяется вдоль оптичес- кой оси лазерного резонатора. Кроме того, коэф- фициент усиления  , ,g r z является локальной функцией интенсивности лазерного излучения  g g I . Другими словами, наша упрощенная модель не рассматривает газодинамику и колеба- тельную кинетику активной среды, которые не- обходимо учитывать в случае быстропроточных газодинамических лазеров. В рамках аналитической модели лазер- ный резонатор с активной средой разбивается на ряд аксиальных сегментов (типично 50 сегмен- тов). Средние плоскости этих сегментов образует набор равно пространственно расположенных плоскостей, которые мы назвали "состояниями". Состояния последовательно нумеровались в нап- равлении распространения волны вдоль лазерно- го резонатора ( k = 1, 2, 3, …). Таким образом, средняя плоскость каждого сегмента отмечалась двумя состояниями, которые соответствуют ле- вому и правому проходам волны через эту плос- кость. Поперечная плоскость каждого состояния представляла однородную координатную сетку из 101 элемента. Поперечно изменяющиеся усиле- ние kg и изменение показателя преломления 1k kn n   , которые вносятся соседними полу- сегментами на каждой стороне данного k со- стояния, вводятся в комплексную функцию уси- ления  kg , задающуюся в средней плоскости со- стояния с продольным размером L :      1 , , , 2 ( , , ) e k kg r z ik n r L kg r z                , где 2 /k   – волновое число. Методика расчета состоит в следующем. Электромагнитная волна с комплексной ампли- тудой поля  1 , ,U r z в состоянии k =1 после отражения от полупрозрачного однородного вы- ходного зеркала распространяется к состоянию k =2 аналогично распространению излучения в многомодовом диэлектрическом волноводе. За- тем, в состоянии 2, волновая амплитуда  2 , ,U r z перемножается с запасенной ранее комплексной функцией профиля усиления  2 ( , , )g r z , связанной с этим состоянием и пред- ставляющей собой усиление лазерной среды на данном сегменте. Усиленная волновая амплитуда / 2 22( , , ) ( , , ) ( , , )U r z g r z U r z   затем распро- страняется в волноводе к следующему состо- янию, используя расчетный метод передачи пучка в виде собственных колебаний волновода с уче- том их постоянных распространения. Перемно- жение комплексной амплитуды поля на запасен- ную ранее функцию усиления повторяется в каж- дом состоянии при каждом круговом обходе ис- следуемого резонатора. При первом круговом обходе резонатора на каждом состоянии вводятся постоянный нена- сыщенный коэффициент усиления 0( , , )kg r z g  и изменение показателя преломления kn , зна- чения которых определяются на основании экс- периментальных данных интерферометрических исследований лазерной среды волноводного СО2-лазера 7. В плоскостях, где электромагнитная вол- на взаимодействует с глухим неоднородным амп- литудно-ступенчатым зеркалом и с полупрозрач- ным однородным выходным зеркалом (т. е. при распространении волны от состояния перед зер- калом к состоянию после зеркала), комплексная амплитуда поля  , ,kU r z перемножается на О. В. Гурин и др. / Получение пучка с равномерным… _________________________________________________________________________________________________________________ 252 комплексный коэффициент отражения зеркала, который включает изменение коэффициента от- ражения вдоль апертуры зеркала. Кроме того, на двух участках, которые граничат с внутрирезона- торным фазовым корректором с фокусным рас- стоянием F , распространение поля описывается известным выражением для дифракционного ин- теграла Френеля-Кирхгофа и здесь производится умножение амплитуды поля  , ,U r z на функ- цию фазовой коррекции линзы вида 2 ( ) exp 2 l l r r i k F            , lr - радиальная коорди- ната для линзы [10]. Во время каждого кругового обхода электромагнитной волны вокруг резонатора ин- тенсивности поля 2 ( , , )kU r z в поперечной плоскости каждого состояния, обусловленные как левой, так и правой волнами, запасаются во вре- менной компьютерной памяти. После того, как волны сделали полный круговой обход и верну- лись в первоначальные состояния, эти интенсив- ности используются для пересчета профилей на- сыщенного усиления ( , , )kg r z на каждом сег- менте, используя формулы известной модели Ригрода 7:   0 ( , ) ( , , ) , , 1 k s g r g r z I r z I           , где constsI  – интенсивность насыщения;              2 2 , , , , , , 2Re , , , , exp 2 , I r z E r z E r z E r z E r z i kz               где  , ,E r z и  , ,E r z - напряженности поля левой и правой бегущих вдоль резонатора электромагнитных волн;       2Re , , , , exp 2E r z E r z i kz    – - быстроосциллирующий член, учитывающий интерференцию этих волн. После того, как профили насыщенного коэффициента усиления пересчитаны на каж- дом состоянии, электромагнитная волна из со- стояния 1 распространяется далее вокруг резона- тора, обратно используя новые профили усиле- ния. Эта процедура кругового распространения волны, использующая пересчет профилей усиле- ния с взаимосогласованным учетом интенсивно- сти в каждом состоянии, повторяется до тех пор, пока комплексные амплитуды поля и профили усиления на состояниях не сойдутся к устойчи- вым распределениям. 3. Результаты расчетов. Проведен рас- чет выходной мощности в активном резонаторе предлагаемой конструкции лазера с использова- нием известного выражения Ригрода [11]: 0[ /( ) 1/ ]s cP tVI g t L   , где t - потери на связь; V - модовый объем ис- следуемой резонаторной моды; cL - длина уси- ливающего разряда;  - полные потери энергии моды за круговой обход в пассивном резонаторе без учета потерь на связь. Модовый объем пучка в резонаторе лазе- ра находился по следующей формуле: 1 2 2 max0 0 ( , ) 2 L z I z V a d dz I       , где / zr a  - безразмерная радиальная координа- та для волноводного канала и участков свободного пространства в резонаторе; ( , )I z , max ( , )I z - текущее и максимальное значения интенсивности поля в различных поперечных сечениях резонато- ра соответственно; za - радиус этих сечений. Сум- марные тепловые потери в выбранной конструк- ции резонатора приняты равными 4%. Результаты расчетов выходной мощности для исследуемого образца лазера представлены в табл. 1. Здесь же приведены полные потери за проход исследуемой резонаторной моды в пас- сивном резонаторе без учета потерь на связь и данные по модовому объему. При этом размер поглощающих участков и их расположение были выбраны совпадающими с этими характеристи- ками в резонаторной схеме, описанной в работе [4] ( /S a = 0,02; /S a = – 0,01  0,04). Таблица 1  /S a P , Вт  , % V , см 3 -0,01 13,31 11,67 4,34 0,00 16,54 7,33 4,29 0,01 20,04 4,22 4,30 0,02 22,76 2,29 4,28 0,03 24,34 1,27 4,25 0,04 25,12 0,84 4,25 Как видно из данных результатов, наб- людается рост выходной мощности от 13 до 25 Вт при смещении центральной линии поглощающих колец ( S ) от нулей функции вида сомбреро к краю неоднородного зеркала. Это объясняется значительным уменьшением полных потерь за проход исследуемой основной резонаторной мо- ды в пассивном резонаторе, тогда как модовый объем при таком смещении поглощающих колец почти не изменяется. О. В. Гурин и др. / Получение пучка с равномерным… _________________________________________________________________________________________________________________ 253 Для оценки степени однородности фор- мируемых распределений поля в табл. 2 пред- ставлены данные по нормированным абсолютным мерам различия 12 между квадратом модуля супергауссовых функций [13] четвертого, шесто- го и восьмого ( N ) порядков, аналитически опи- сывающие обычно реализуемые на практике про- фили пучков, и распределением интенсивности наиболее высокодобротной моды (фурье-моды) на однородном выходном зеркале в случае пас- сивного ( 0 N ) и активного ( S N ) резонаторов при смещении центральной линии поглощающих колец от нулей функции вида сомбреро к краю неоднородного зеркала: 2 2 1 2 1 \| \| \| ( ) \| \| \| N i N i M i i N M i e f e            , где M - число точек дискретного задания поля. Данные расчеты показали, что имеются опти- мальные значения S , обеспечивающие наи- большую однородность выходного пучка для данной ширины поглощающих колец и соответ- ствующие случаю /S a  0,02. ______________________________________________________ Таблица 2  /S a 0 4 ,% 4 S ,% 0 6 ,% 6 S ,% 0 8 ,% 8 S ,% -0,01 13,26 28,21 18,61 28,61 22,32 31,30 0,00 14,89 24,52 18,53 25,76 22,24 28,63 0,01 13,15 18,00 18,76 20,23 22,46 23,43 0,02 13,41 12,80 20,44 18,41 24,07 22,13 0,03 22,20 15,45 28,73 22,49 31,99 26,04 0,04 31,45 27,09 37,21 33,21 40,08 36,26 ___________________________________________ Характерные радиальные распределения интенсивности основного типа колебаний (фурье- моды) на выходном зеркале волноводного СО2- лазера с неоднородным АСЗ показаны на рис. 2. Кривая 1 относится к случаю профиля выходного излучения в пассивном резонаторе, а кривая 2 соответствует поперечному профилю выходного пучка для предложенного экспериментального образца волноводного СО2-лазера. Рис. 2. Относительные распределения интенсивности поля фурье-моды на однородном зеркале для пассивного (кривая 1) и активного (кривая 2) резонаторов волноводного СО2-лазера. /S a = 0,02; /S a = 0,02 Как видно из представленных результа- тов, введение активной среды в волноводный ква- зиоптический резонатор может способствовать улучшению однородности выходного излучения. Выводы. Таким образом, результаты проведенных исследований подтвердили принци- пиальную возможность использования предло- женного в работе [4] внутрирезонаторного метода для формирования типа колебаний с близким к равномерному профилем распределения интен- сивности поля на выходном зеркале волноводно- го СО2-лазера. Показано, что при выборе опти- мальных размеров зеркал резонатора и многомо- дового волновода, вариации числа и размеров поглощающих канавок и отражающих колец на апертуре АСЗ активная среда может способство- вать уменьшению дифракционных потерь основ- ной моды и повысить равномерность профиля выходного пучка излучения. 1. Очкин В. Н. Волноводные газовые лазеры. - М.: Знание, 1988. - 64 с. 2. Van Neste R., Pare C., Lachance R. L., Belanger P. A. Grade- phase mirror resonator with a super-gaussian output in a CW- CO2 laser // IEEE J. of Quant. Electron. - 1994. - 30, №11. - P.2663-2669. 3. Вахитов Н. Г., Исаев М. П., Кушниp В. Р., Шаpиф Г. А. Сравнительный анализ резонаторов одномодовых лазеров // Квантовая электроника. - 1987. - 14, №8. - С.1633-1637. 4. Гурин О. В., Маслов В. А., Свич В. А. и др. Формирование одно- родного распределения интенсивности излучения в волновод- ном квазиоптическом резонаторе с амплитудно-ступенчатым зеркалом // Радио-техника. - 2002. - Вып.127. - С.104-111. 5. Гурин О. В., Свич В. А., Топков А. Н., Фурсова Е. В. Поли- гармонические волноводы типа канал в диэлектрике для О. В. Гурин и др. / Получение пучка с равномерным… _________________________________________________________________________________________________________________ 254 передачи пучков излучения вида функций сомбреро и су- пергауссиан // Радиотехника. - 2001. - Вып.121. - C.117-120. 6. Гурин О. В., Епишин В. А., Маслов В. А. и др. Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в СО2-лазере с обобщенным конфокальным резонатором // Квантовая электроника. - 1998. - 25, №5. - С.424-428. 7. Кузяков Б. А. Измерение населенности верхнего лазерного уровня молекулы СО2 и коэффициента усиления активной среды в волноводном разрядном канале // Квантовая элек- троника. - 1979. - 6, №1. - С.114-119. 8. Елкин Н. Н., Напартович А. П. Прикладная оптика лазе- ров. - М.: ЦНИИатоминформ, 1988. -183 с. 9. Фокс А., Ли Т. Резонансные типы колебаний в интерферометре квантового генератора / Пер. с англ. под ред. М. Е. Жаботин- ского и Т. А. Шмаонова // Лазеры - М.: Изд-во иност. лит. - 1963. - С.325–362. 10. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптику. - М.: Мир, 1970. - 364 с. 11. Тарасов Л. В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. - М.: Радио и связь, 1981. - 440 c. 12. Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям. М.: Мир, 1983. - 349 с. 13. Santarsiero M., Borghi R. Correspondence between super- Gaussian and flattened Gaussian beams // J. Opt. Soc. Am. A. - 1999. - 16, №1. - P.188-190. SHAPING OF A BEAM WITH A UNIFORM INTENSITY DISTRIBUTION IN THE ACTIVE RESONATOR OF WAVEGUIDE CO2-LASER O. V. Gurin, V. A. Maslov, V. A. Svich, A. N. Topkov On the basis of a method of decomposition on processes of diffrac- tion and an amplification-refraction the estimation of influence of an active medium on the irradiation profile in the proposed con- struction of new waveguide СО2-laser with the homogeneous output beam is carry out. It is shown, that at choice optimum sizes of the resonator mirrors and the multimode waveguide, parameters of the spatial filter on the nonuniform mirror the active medium can promote a decrease of the diffraction losses of a basic mode and a increase uniform of an output beam profile of a laser radia- tion. Key words: laser resonator, active medium, beam shaping. ОДЕРЖАННЯ ПУЧКА З РІВНОМІРНИМ РОЗПОДІЛОМ ІНТЕНСИВНОСТІ В АКТИВНОМУ РЕЗОНАТОРІ ХВИЛЕВИДНОГО CO2-ЛАЗЕРА О. В. Гурін, В. О. Маслов, В. А. Свіч, О. М. Топков На основі методу розщеплення по процесах дифрак- ції та посилення-рефракції проведена оцінка впливу активного середовища на профіль випромінювання в запропонованій конструкції нового хвилевидного СО2-лазера з однорідним вихідним пучком. Показано, що при виборі оптимальних роз- мірів дзеркал резонатора та багатомодового хвилеводу, пара- метрів просторового фільтра на неоднорідному дзеркалі акти- вне середовище може сприяти зменшенню дифракційних втрат основної моди та підвищити рівномірність профілю вихідного пучка випромінювання лазера. Ключові слова: лазерний резонатор, активне сере- довище, формування пучка. Рукопись поступила 6 декабря 2006 г.

Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в активном резонаторе волноводного CO2-лазера

Institution

Ähnliche Einträge