LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Формування і селекція поперечних мод у лазерних резонаторах

розрахунків дозволило розв’язати зазначені вище задачі і одержати такі нові результати:

1. Розроблено новий метод просторової фур'є-фільтрації поперечних типів коливань у відкритих квазіоптичних резонаторах для забезпечення одномодового режиму збудження коливання із заданим поперечним розподілом поля на одному з відбивачів або в заданій площині поза резонатором.

1.1. Розроблено теоретичну модель формування типу коливань із розподілом інтенсивності поля близьким до однорідного на одному з відбивачів і до фур'є-перетворення цього поля на іншому (фур'є-мода) у конфокальних і узагальнених конфокальних резонаторах із просторовим фільтром на одному із дзеркал.

1.2. Розроблено і реалізовано ефективні чисельні алгоритми та комп'ютерні програми розрахунку характеристик пасивних і з активним середовищем лазерних резонаторів з основним типом коливань у вигляді фур'є-моди.

1.3. Теоретично установлено та експериментально підтверджено існування поперечної моди із квазіоднорідним вихідним пучком випромінювання в створених експериментальних зразках безперервних CO2-лазерів з неоднорідними дзеркалами і показано стійкість просторово-енергетичних характеристик лазерів до зміни геометрії резонаторів і просторових фільтрів.

2. Установлено нові особливості поширення хвильових пучків лазерного випромінювання в надрозмірних порожнистих діелектричних і металевих хвилеводах.

2.1. Розвинено геометрооптичну і модову методики розрахунку енергетичних характеристик хвильових пучків у порожнистих хвилеводах з урахуванням явищ дифракції хвильового пучка на вході хвилеводу та інтерференції падаючого та відбитих від стінок хвилеводу променів.

2.2. Теоретично отримано та експериментально підтверджено умови оптимального збудження, поляризаційної стійкості та неспотвореної передачі в порожнистих хвилеводах хвильових пучків з неоднорідним поперечним розподілом поля та різним рівнем кривизни хвильового фронту.

3. Уперше установлено існування одномодового режиму збудження поперечного типу коливань з квазіоднорідним поперечним розподілом поля в лазерних резонаторах на основі порожнистого діелектричного хвилеводу та фур'є-перетворювача з просторовим фільтром на одному із дзеркал. Запропоновано методи формування хвильового пучка заданого профілю випромінювання у хвилевідному резонаторі, які засновано на корекції фази основної моди резонатора за рахунок зміни форми одного з відбивачів.

3.1. Теоретично установлено та експериментально підтверджено існування поперечної моди із квазіоднорідним вихідним пучком випромінювання в створених експериментальних зразках безперервних хвилевідних СО2- і СММ лазерів з неоднорідними дзеркалами і показано стійкість просторово-енергетичних характеристик лазерів до зміни геометрії резонаторів і просторових фільтрів.

3.2. Запропоновано новий метод одержання у хвилевідному резонаторі хвильових пучків із квазірівномірним поперечним розподілом поля, який засновано на когерентному підсумовуванні хвилевідних мод сферичними відбивачами різної кривизни і знайдено умови існування й стійкості характеристик основного типу коливань резонатора.

3.3. Розвинено метод фазового спряження для формування у хвилевідних резонаторах хвильових пучків із заданим поперечним розподілом вихідного випромінювання, який засновано на корекції фази основної моди резонатора за рахунок зміни форми одного з асферичних відбивачів.

4. Запропоновано нові методи селекції в хвилевідних квазіоптичних резонаторах нижчих поперечних мод з використанням діафрагми або ділянки вільного простору та селективним збудженням окремих вищих поперечних типів коливань з використанням неоднорідних дзеркал.

4.1. Встановлено, що вибором довжини ділянки вільного простору між хвилеводом і дзеркалом можна ефективно збуджувати основну поперечну резонаторну моду в обмеженому діапазоні довжин хвиль.

4.2. Запропоновано метод селекції нижчих поперечних мод резонаторів в широкому діапазоні довжин хвиль за допомогою ірисової діафрагми, розмір якої змінюється пропорційно довжині хвилі випромінювання при зміни частоти резонатора.

4.3. Запропоновано застосування просторових фільтрів на дзеркалах для селективного збудження окремих вищих типів коливань у резонаторах з високим ступенем дискримінації небажаних мод.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

  • Розроблено і реалізовано ефективні чисельні алгоритми і комп'ютерні програми розрахунку характеристик мод пасивних і з активним середовищем лазерних резонаторів з неоднорідними дзеркалами для забезпечення одномодового режиму збудження коливання із заданим просторовим розподілом поля на одному з відбивачів або в заданій площині поза резонатором. Ці алгоритми й програми є основою створення нового перспективного напрямку в радіофізиці, що складається в побудові лазерних систем з керованими характеристиками – одномодових лазерів із заданим поперечним розподілом вихідного випромінювання.

  • Запропоновано нові схеми відкритих і хвилевідних квазіоптичних резонаторів для формування і селекції поперечних мод заданого профілю вихідного випромінювання у квантових генераторах ІЧ і СММ діапазонів довжин хвиль.

  • Виявлені нові особливості поширення лазерних пучків у надрозмірних порожнистих хвилеводах мають самостійне значення, знаходять і можуть знайти подальше практичне застосування при створенні елементної бази пасивних і керуючих випромінюванням компонентів і пристроїв ІЧ і СММ діапазонів хвиль, вимірювальної апаратури для діагностики плазми.

    Особистий внесок здобувача. Фізичні ідеї, методи досліджень, наукові висновки та положення, які виносяться на захист, належать авторові особисто. У опублікованих роботах особистий внесок автора складається в постановці завдань, виборі методу їхнього розв'язання, одержанні рішень, розробці чисельних алгоритмів розрахунків і програмного забезпечення, аналізі розрахункових і експериментальних даних, виявленні, трактуванні та узагальненні фізичних закономірностей. Автор був ініціатором більшості спільних робіт.

    В роботах [5, 6, 28] автором запропоновано метод просторової фур'є-фільтрації мод у відкритих резонаторах з неоднорідними відбивачами для забезпечення одномодового режиму збуд-ження коливання із заданим розподілом поля на прикладі конфокальних резонаторів у вигляді нескінченних стрічок і дисків та проведено аналіз їх модових характеристик. В [11, 16] автором теоретично обґрунтовано існування квазіоднорідних пучків випромінювання в узагальнених конфокальних резонаторах з неоднорідними дзеркалами. В [9, 10, 13] автор виконав огляд літератури, постановку завдання, розробив методику проведення експериментів, а також взяв участь в обробці та інтерпретації результатів. В [3] автором обґрунтовано умови збудження порожнистих хвилево-дів хвильовими пучками випромінювання з різною кривизною їхнього фазового фронту. В [4, 7, 20–22] дисертанту належить розробка методик розрахунку поширення лазерних пучків у порожнистих хвилеводах, обробка та інтерпретація результатів. В [8] автором на основі аналітичного і чисельного аналізу


  •