В Институте прикладной физики имени А.В. Гапонова-Грехова РАН была предложена инновационная концепция стержневого иттербиевого усилителя расходящегося пучка, которая обеспечивает одновременно высокую пиковой и среднюю мощность излучения. Эта разработка может серьёзно конкурировать с преобладающими на рынке слэбовыми и дисковыми лазерами благодаря своей простоте и эффективности.
Разработанная в ИПФ РАН концепция стержневого иттербиевого усилителя предлагает решение для достижения высокой средней мощности и большой энергии импульсов. Она основывается на использовании стержневого активного элемента в форме усечённого конуса, где излучение накачки и лазера распространяется от меньшего торца к большему, что приводит к увеличению размеров пучков по мере их распространения.
В узкой части стержня осуществляется эффективное усиление сигнала благодаря высокой интенсивности накачки и хорошему охлаждению. Широкая часть стержня предназначена для извлечения импульсов большой энергии без риска пробоя выходного торца.
Ключевой проблемой, с которой мы столкнулись при реализации данной концепции, стали факторы, препятствующие увеличению размера пучка при усилении, среди которых тепловая линза, поперечная неоднородность коэффициента усиления и нелинейная самофокусировка. Расчеты показали, что для компенсации влияния данных факторов нужно существенно увеличить начальную расходимость усиливаемого пучка. При этом единственным возможным способом достижения требуемой расходимости является придание входному торцу активного элемента вогнутой сферической формы, который стал играть роль рассеивающей линзы.
Благодаря применению этой концепции удалось увеличить выходную энергию импульсов в три раза, сохранив высокую среднюю мощность, эффективность усиления и качество пучка. Достигнутые параметры на сегодняшний день являются рекордными для стержневых иттербиевых лазеров, и дальнейшая оптимизация позволит их улучшить.
Эта работа значительно расширит возможности стержневых иттербиевых лазеров, что позволит им составить серьёзную конкуренцию доминирующим на рынке слэбовым и дисковым лазерам, благодаря их простоте и эффективности.
Читайте материалы по теме:
Откроет новую эру вооружений: стали известны характеристики боевого лазера «Пересвет»
Российские лазеры станут еще лучше и точнее – найден способ их модернизации
Молодой российский учёный представил новую технологию для создания мощных лазеров
