LASER CAVITY WITH A GRADUALLY EXPANDING RADIATION BEAM IN THE ACTIVE MEDIUM

• Дата: 2023
• Автори: Dzyubenko, M. I., Kuzmichev, I. K., Maslov, V. A., Radionov, V. P.
• Формат: Стаття
• Мова: Ukrainian
• Опубліковано: Видавничий дім «Академперіодика» 2023
• Теми: лазерний резонатор; активна речовина; лазерне випромінювання; ефективність; laser resonator; active medium; laser radiation; efficiency
• Онлайн доступ: http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1430
• Назва журналу: Radio physics and radio astronomy

Предмет і мета роботи. Підвищення ефективності роботи лазерів і потужності їх випромінювання є важливою задачею, до вирішення якої можна підійти кількома альтернативними шляхами. Ця робота спрямована на посилення енергообмінуміж активним середовищем і лазерним випромінюванням шляхом оптимізації розподілу інтенсивності випромінювання по всьому активному об’єму в лазерному резонаторі модифікованої конфігурації.Методи і методологія. Розглянуто енергетичну модель процесу посилення випромінювання в лазерному резонаторі. Проаналізовано втрати в резонатора, а також можливості підвищення ефективності передачі енергії від активної речовини до лазерного випромінювання. Обґрунтовано важливість оптимізації інтенсивності лазерного випромінювання в активній речовині та визначено проблеми, які при цьому виникають. Сформульовано задачу поступового збільшення поперечного перерізу пучка випромінювання, яке посилюється в активній речовині, та запропоновано концепцію її вирішення шляхом модифікації оптичної схеми телескопічного резонатора.Результати. Розроблено нову конфігурацію лазерного резонатора, в якому переріз пучка лазерного випромінювання поступово збільшується на обох зустрічних шляхах Проаналізовано нелінійний режим збільшення перерізу пучка в резонаторі та сформульовано рекомендації щодо вибору розмірів резонатора і геометрії дзеркал залежно від величини підсилення в активній речовині. Запропоновано фрагментацію вихідного дзеркала як засіб оптимізації зворотного зв’язку з урахуванням дифракційного розходження випромінювання. Виявлено можливість розміщення додаткових елементів збудження всередині активної речовини. Розроблено рекомендації щодо практичного застосування запропонованої схеми в лазерах різних частотних діапазонів.Висновки. Застосування лазерних резонаторів розглянутої конфігурації відкриває нові можливості для підвищення ефективності лазерів і потужності їх випромінювання.Ключові слова: лазерний резонатор; активна речовина; лазерне випромінювання; ефективністьСтаття надійшла до редакції  30.03.2023Radio phys. radio astron. 2023, 28(4): 329-337БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК1. Prokhorov, A.M., ed., 1978. Handbook of lasers. Moscow: Sov. Radio Publ. Vol. 1 (in Russian).2. Weinstein, L.A., 1966. Open resonators and open waveguides. Moscow: Sov. Radio Publ. (in Russian).3. Valitov, R.A., Dyubko, S.F., Kamyshan, V.V., Kuzmichev, V.M., Makarenko, B.I., Sokolov, A.B., Sheiko, V.P., 1969. Submillimeter wave technology. Moscow: Sov. Radio Publ. (in Russian).4. Ananiev, Yu.A., 1990. Optical resonators and laser beams. Moscow: Science Publ. (in Russian).5. Svelto, O., 2008. Principles of lasers. Translated from English and ed. by T.A. Shmaonov. 4th ed. St. Petersburg—Moscow—Krasnodar: Publishing House Lan ̓ (in Russian).6. Hodgson, N., Weber, H., 2005. Laser Resonators and Beam Propagation: Fundamentals, Advanced Concepts and Applications. New York, Springer.7. Akhmanov, S.A., Zhabotinsky, M.E., Kalyshko, D.N., eds. et al., 1969. Quantum electronics. Small Encyclopedia. Moscow: Sov. Encyclopedia Publ. (in Russian).8. Landsberg, G.S., 1976. Optics. Moscow: Nauka Publ. (in Russian).9. Timchenko, E.V., 2013. Optics of lasers. Samara, Samara State Aerospace University Publ. (in Russian).10. Tomlinson, R.G., Burdick, B., 1970. Composite oscillator amplifier laser. US Pat. US3622907(A).11. Gobbi, P.G., Reali, G., 1985. Stable telescopic resonators, unstable resonators and new cavity designs applied to high energy laser engineering. Proc. SPIE, 492, pp. 68—78. DOI: 10.1117/12.94366012. Lee, Ch.-Sh., Ream, S.L., 1987. Laser resonator. US Pat. US4803694(A).13. Volkov, M., Mukhin, I., Kuznetsov, I., and Palashov, O., 2019. Unstable ring resonator with multipass telescopic scheme for diskshaped active elements. In: Laser Congress 2019 (ASSL, LAC, LS&C) OSA Technical Digest (Optica Publishing Group, 2019), paper JTu3A.5. Vienna, Austria, 29 Sept. — 3 Oct. 2019. DOI:  10.1364/ASSL.2019.JTu3A14. Dzyubenko, M.I., Radionov, V.P., 2020. Laser resonator with internal expansion of the radiation beam aperture. Ukraine. Patent for Utility Model UA148040U (in Ukrainian).15. Dzyubenko, M.I., Radionov, V.P., 2023. Laser resonator with internal expansion of the radiation beam aperture. Ukraine. Pat. 127361 (in Ukrainian).16. Degtyarev, A.V., Maslov, V.A., Switch, V.A., Topkov, A.N., 2017. Formation and selection of transverse modes in laser resonators. Kharkiv, Ukraine: V.N. Karazin National University Publ.