Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://vega.inp.nsk.su/~inest/book/LS/memo_r.doc Дата изменения: Tue Sep 16 11:16:24 2008 Дата индексирования: Mon Oct 1 20:17:52 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: d rad

Кольцевой резонатор для лазерной обдирки.

Для повышения эффективности обдирки Н0 предлагается использовать кольцевой
резонатор со встроенным внутрь частотным конвертором для генерации
лазерного излучения 3-ей гармоники (355нм). Импульсное излучение с длинной
волны 355нм необходимо для предварительного возбуждения Н0 перед обдиркой в
магнитном поле. Длительность импульса согласована с длиной сгустка и должна
быть не более 50 псек. Периметр кольцевого резонатора, с учетом оптической
длины нелинейных кристаллов, соответствует частоте следования сгустков Н0
(402.5МГц). Основное требование к кольцевому резонатору (основной параметр
для оптимизации) - максимальная добротность резонатора при фиксированной
импульсной мощности (не менее 1МВт). Чем выше достигаемая добротность
резонатора, тем меньше может быть требуемая частота повторения импульсов
для генерации 3-ей гармоники, тем меньше требуемая средняя мощность лазера
накачки. Возможны два варианта генерации 3-ей гармоники внутри кольцевого
резонатора.
Вариант-1: В кольцевой резонатор вводится только первая (фундаментальная)
гармоника импульсного лазера с длинной волны 1064нм. В этом случае внутри
кольцевого резонатора размещаются два нелинейных оптических кристалла -
один для генерации 2-ой гармоники излучения (532нм) и второй кристалл для
генерации 3-ей гармоники. Схема варианта-1 представлена на рис.1. Для
минимизации потерь в резонаторе все три зеркала должны иметь отражающие
покрытия с максимально возможным коэффициентом отражения только для 3-ей
гармоники, а оптические поверхности нелинейных кристаллов должны быть
покрыты трех полосным антибликовым покрытием. Это антибликовое покрытие
должно обеспечивать минимальный коэффициент отражения для всех трех
гармоник излучения.
[pic]
Рис.1 Кольцевой резонатор с двумя нелинейными кристаллами для генерации 2-
ой и 3-ей гармоники.

Стабильность циркулирующего в резонаторе излучения обеспечивается двумя
сферическими вогнутыми зеркалами. Нелинейные кристаллы располагаются в той
части кольцевого резонатора, где минимальная угловая расходимость
излучения.
Вариант-2 представлен на рис.2. В кольцевой резонатор вводятся
фундаментальная и 2-ая гармоники, которые затем суммируются в 3-ю гармонику
на нелинейном кристалле, расположенном внутри резонатора. Требования к
оптическим поверхностям те же что и для варианта-1. Разница только в длине
плеч кольцевого резонатора из-за отсутствия второго нелинейного кристалла и
требования иметь одинаковую частоту повторения (402.5МГц).
[pic]
Рис.2 Кольцевой резонатор с одним нелинейным кристаллом для генерации 3-ей
гармоники.

Вариант-1 имеет более простую схему ввода излучения в кольцевой резонатор в
сравнении с вариантом-2. Однако этот вариант хуже варианта-2 по ожидаемым
потерям из-за внесения в резонатор дополнительных 2-ух оптических
поверхностей и большей длине пути в нелинейной оптической среде, имеющей
коэффициент поглощения до 1% на сантиметр пути. Вариант-2 обладает еще
одним дополнительным преимуществом - кристаллы располагаются на большем
расстоянии от пучка Н0 и поэтому подвергаются меньшему радиационному
воздействию.
В таблицах 1 и 2 представлены параметры оптических элементов для варианта-1
и варианта-2 соответственно, в случае использования ВВО-Е кристаллов длиной
по 25мм каждый. Углы треугольника по ходу лазерного пучка выбраны
следующие: 1130, 220, 450. Первый угол равен 1130 и выбран из соображения
иметь угол падения близкий к углу Брэгга, в предположении что используемый
материал входного окна - ВК7 (или К8). Вторые два угла выбраны из
соображения максимального удаления кристаллов от пучка Н0 при необходимом
отношении вертикального и горизонтального размеров в точке фокуса и в месте
встречи со сгустком Н0 и еще приемлемых аберрациях. Оптическая длина пути в
каждом варианте одинаковая и равна 744.8мм. Оптимизация радиусов кривизны
вогнутых сферических зеркал в обоих вариантах проводилась с целью
устранения биения размеров пучка при каждом обходе. Если использовать в
оптической схеме сферических зеркал с разными радиусами кривизны, то
помимо устранения биений размеров возможно размещение точки фокусировки
точно по средине между сферически зеркалами.

Таблица.1
|N |Радиусы |Толщина |Апертура |Материал |Покрытия |
| |кривизны (мм) |(мм) |(мм) | | |
|1 |?/? |5 |50 |ВК7 |AR(1064)/HR(355) |
|2 |- |252.85 |- |- |- |
|3 |326.5/? |5 |25 |ВК7 |HR(355)/AR(1064+532)|
|4 |- |329.15 |- |- |- |
|5 |326.5/? |5 |25 |ВК7 |HR(355)/AR(1064+532)|
|6 |- |133.95 |- |- |- |
|7 |?/? |25 |8х8 |ВВО-Е, SHG |AR/AR (1064+532+355)|
|8 |?/? |25 |8х8 |ВВО-Е, THG |AR/AR (1064+532+355)|


*SHG, THG - нелинейные оптические кристаллы для генерации 2-ой и 3-ей
гармоники соответственно.
** Параметры и покрытия для первой и второй (по ходу) оптической
поверхности разделены косой чертой.

Таблица.2
|N |Радиусы |Толщина |Апертура |Материал |Покрытия |
| |кривизны (мм) |(мм) |(мм) | | |
|1 |?/? |5 |50 |ВК7 |AR(1064+532)/HR(355)|
|2 |- |257.94 |- |- |- |
|3 |333/? |5 |25 |ВК7 |HR(355)/AR(1064+532)|
|4 |- |335.78 |- |- |- |
|5 |333/? |5 |25 |ВК7 |HR(355)/AR(1064+532)|
|6 |- |136.65 |- |- |- |
|7 |?/? |25 |8х8 |ВВО-Е, THG |AR/AR (1064+532+355)|
| |?/? |25 |8х8 |ВВО-Е, SHG |AR/AR (1064+532) |


*Последний оптический элемент в таблице расположен вне кольцевого
резонатора.
Laser Parameter Spec Measurement Technique:

Wavelength = 355nm (Visual confirmation)

Energy = 30 µJ, 160-180 mJ (4025 pulses), 40 µJ (micropulse)

Pulse Duration = 10 ms (µs???) (Measured at 10 ms on an oscilloscope)

Micropulse Width = 70ps IR, = 50 ps UV (Autocorrelator to measure IR pulse
waveform Temporal Profile - flat envelope)

Measured at 10 ms on an oscilloscope. Micropulse will be measured at
Calmar.

Beam Diameter ~5mm (Burn Paper measurement Spatial Profile)

Beam code measurement 1064 and 355

Beam Divergence ? (Burn Paper measurement)

Repetition Rate = 10 Hz/402.5 MHz

Oscilloscope Shot to Shot Stability = 3% RMS for pulse envelope.

At 355nm from 100 shots Time jitter = 8 ps (will be measured by Calmar
Shot-to-shot stability)

148.8 mJ - 174.6 mJ in 1000 shot (variation 2.6%)

Water - Two pairs of inlets/outlets

Electric Power Supply - Single phase, 220V, 30 A (two connectors)

Dimension: 7ft (L) x 2ft (W) x 1 ft (H)