ИСТИНА

Целью НИР является доработка (модернизация) экспериментального макета излучателя последовательных пикосекундных лазерных импульсов (ИППЛИ), направленная на реализацию возможности работы в двух переключаемых режимах выходного излучения – генерации пачек пикосекундных импульсов с близкой к прямоугольной формой огибающей пачки и генерации пикосекундных моноимпульсов. Переключение режимов генерации осуществляется с помощью оптических, электрических и программных переключений. Задачей работы является двукратное увеличение выходной энергии генерируемых лазерных импульсов, выравнивание формы огибающей, улучшение показателей стабильности интегральной энергии пачек импульсов, отдельных импульсов внутри генерируемых пачек и импульсов в режиме моноимпульса. и внесение изменений в режим работы, при сохранении в целом существующей конфигурации макета излучателя – состава блоков, общей компоновки, габаритных размеров оптической части макета. Параметры энергии, длительности, стабильности импульсов в пачках и моноимпульсов заданы в техническом задании. Задачей работы также является внесение изменений в схему макета, направленных на улучшение пространственной структуры лазерного пучка, реализацию оптического канала синхронизации макета с внешними устройствами, улучшение тепловой стабильности оптической части макета ИППЛИ.

The goal of the research work is the up-grade (modernization) of the experimental prototype of the emitter of train of picosecond laser pulses (ETPLP). Two commutated regimes of the ETPLP operation should be arranged, burst output and mono-pulse one, by means of optical, electronic and/or program manipulations. It is ought to achieve twofold output energy increase for the output laser pulses within the bursts and bursts envelope shape alignment. Energy, time width and stability parameters of the bursts, of the pulses within the busts, of single pulses at mono-pulse regime are detailed in the technical specification. It is also ought to introduce corrections to the scheme of the experimental prototype for the output beam structure improvement, optical channel synchronization with external devices realization and the optical part thermal stability rise.

Выполнение требований, сформулированных в ТЗ НИР: - дополнение регенеративного усилителя-формирователя электрооптическим модулятором переключателя режимов выдачи пачки, позволяющего направлять излучение в каскад линейных усилителей без обхода резонатора; - реализация двухпроходной схемы усиления на первом каскаде линейного усилителя; - использование активного и пассивного профилирования огибающей формируемой пачки для равномерного распределения энергии импульсов пачки; - выбор условий для оптимизации качества пучка выходного излучения; - пассивное термостатирование ключевых элементов оптической схемы макета. Для получения более однородного распределения энергии в цуге предполагается использовать: - пассивное профилирование огибающей цуга (управление формой напряжения на модуляторе усилителя-формирователя); - активное профилирование огибающей цуга (отрицательная обратная связь в схеме формирователя напряжения на модуляторе усилителя-формирователя); Для увеличения стабильности энергии цуга в циклах включения будут предприняты меры: - по оптимизации режима работы управляющего модулятора усилителя-формирователя (исключение нагрева, уход от предпробойного состояния; - по пассивному термостатированию ключевых участков/элементов схемы ИППЛИ.

Выполнение программы НИР осуществляется на базе подходов, развитых при разработке пикосекундных лазеров высокой пиковой мощности с импульсной диодной накачкой и электрооптическим управлением генерацией, а также пикосекундных лазерных систем с каскадами усиления. Особенности работы подобных лазеров, обеспечивающих генерацию импульсов длительностью около 25 пс (Nd:YAG) и 15 пс (Nd:YLF), энергией одиночных импульсов порядка 1 мДж и c частотами повторения вплоть до сотен Гц, и их элементов описаны в ранее опубликованных работах руководителя и исполнителей НИР и неоднократно докладывались на российских и международных научных конференциях. Ранее коллективом руководителя и исполнителей данного проекта осуществлена разработка лазера ИППЛИ в рамках предшествующей НИР.

Выполнена модернизация лазера ИППЛИ (Источник последовательных пикосекундных лазерных импульсов), в том числе, реализация двух режимов вывода выходного излучения - режима стандартных пачек из серии импульсов и режима моноимпульсов, увеличение энергии импульсов в пачке, улучшение стабильности энергии пачек, улучшение стабильности отдельных импульсов в пачках, как при внутреннем, так и при внешнем запуске, реализация оптического канала синхронизации с внешними устройствами, внесение соответствующих дополнений в техническое описание и руководство по эксплуатации. Возможность работы в двух режимах выходного излучения и, одновременно, повышения стабильности энергии пачек, отдельных импульсов в пачках и выравнивания огибающей пачек реализована за счет внесения в схему макета ИППЛИ ряда изменений и включения дополнительных элементов. Наиболее существенные результаты модификации, направленные на получение пачек импульсов с заданными характеристиками, связаны с реализацией режима формирования пачек с использованием в схеме регенеративного усилителя-формирователя электрооптической отрицательной обратной связи на основе ячейки Поккельса на кристаллах RTP, собранной по термокомпенсированной схеме, управляемой сигналом обратной связи, и быстрого широкополосного усилителем. Отрицательная обратная связь обеспечивает формирование стабильного цуга, состоящего из более, чем 50 импульсов. Модулятор-корректор состоит из аналогичной ячейки Поккельса на RTP (или KTP, аналогичной по параметрам) и поляризационной пластины. Модулятор управляется формирователем сигнала заданной формы и обеспечивает выделение пачки требуемой длины и выравнивание амплитуд импульсов в пачке. Модулятор-экстрактор позволяет отбраковать начальную часть цуга, где амплитуды импульсов могут сильно отличаться вследствие переходных процессов. Использование отрицательной обратной связи приводит к дополнительным потерям излучения при формировании последовательности. С целью более эффективного усиления, первый усилитель линейного каскада используется по двухпроходной схеме. Для обеспечения двухпроходной схемы и надежной оптической развязки усилителя от регенеративного усилителя-формирователя в схеме устанавливается вращатель поляризации фарадеевского типа. Результаты объективного контроля параметров модернизированного макета ИППЛИ иллюстрируют соответствие заявленным требованиям.