Формирователь временного профиля ультракоротких импульсов света

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 G 02 F 1/37

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.ЯЗ ) 3337699/18-25 (25) 3337544/25

22) 07 ° 09.81 (46) 30.12.83. Бюл. ¹ 48 (72) A. С. Пискарскас, K. П. Вурнейка, В.Н.Добрыгин и P.Â.Äâíåëþñ (71) Вильнюсский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена,цружбы .народов государственный университет им. В.Капсукаса (53) 535.8(088.8) (56) 1. Письма в ЖТФ, т.7, вып.1, 1981 с.31-. 34, 2. Квантовая электроника, т.4, 9 2, 1977, с.345-350 (прототип) ° (54)(57) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО

ПРОФИЛЯ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ .СВЕТА, .содержащий расположенные последовательно на оптической оси задающий генератор, усилитель, телескоп, „„SU А формирующее устройство н собирающий объектив, о т .л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения высокой контрастности временного профиля импульсов, регулирования длительности предымпульса и упрощения формирователя, формирующее устройство вы° полнено из зеркала на металлическом основании, ирисовой диафрагмы, плотно прилегающей к зеркалу, в центре которой установлен основанием диффузионно-рассеивающий полый конус с образующей конуса большей дЛины импульса, выполненный в виде ленточной перекрывающейся спирали, при этом вершина конуса закреплена на насадке регулировочного винта, проходящего Я через отверстие в центре зеркала и снабженного средством поворота для .изменения высоты конуса.

10 43е3

Изобретение относится к области ла зерной т ехники и л азерного термоядерного синтеза (ЛТС) и может быть использовано для получения мощного светового импульса заданного временного регулируемого профиля с изменяемой контрастностью, используемого в ЛТС.

Известны формирователи временного профиля импульсов света, в которых

v.ñïîëüçoâàHû нелинейные явления в 10 различных веществах (1) .

Использование нелинейных явлений в различных веществах (вынужденное рассеяние, просветление металлических пленок, оптический пробой в га- 15 зах) ограничивает возможности плавной регулировки длительности и контрастности во временном профиле импульсов света, а в некоторых устройствах не позволяет делать этого, 20

В таких устройствах невозможно осуществить р авномерный или линейно нарастающий регулируемый временной ход интенсивности в предымпульсе вре. менного профиля. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является формирователь временного профиля импульсов света (2) .

Это устройство содержит расположенные последсвательно на оптической оси задающий генератор, усилитель, телескоп, быстродействующий элемент электрооптический дефлектор, преобразующий временное распределение интенсивности излучения лазера в пространственно-временное, диафрагму и пространственный фильтр, изменяющий пространственную фильтрацию интенсивности излучения, второй электрооптический дефлектор, осуществляющий обратное преобразование, и объектив, собирающий преобразованное излучение.

Дефлектор, диафрагма, пространственный фильтр и второй дефлектор образу.— ют формирующее устройство. длитель- 45 ность сформированного импульса в таком устройстве определяется скоростью развертки и размером диафрагмы, а временное распределение интенсивности излучения, собранного объективом,50 законом пропускания фильтра. Временный профиль интенсивности излучения, полученный на выходе известного устройства, не имеет высокой контрастности (перепад интенсивности иэлу55 чения в 500 раз за 4 нс) и четкого разделения предымпульса от выброса.

Нет плавной регулировки контрастности длительности предымпульса.

Используемые элементы формирующе-,60 го устройства вызывают трудности при практической реализации, необходимости синхронизации управления.

Цель изобретения — получение высокой плавно регулируемой контрастности, регулирование длительности предимпульса и упрощение формирователя.

Это достигается тем, что в формирователе временного профиля ультракоротких импульсов света, содержащем расположенные последовательно на оптической оси задающий генератор, усилитель, телескоп, формирующее устройство и собирающий объектив, формирующее устройство выполнено из зеркала на металлическом основании, ирисовой диафрагмы, плотно прилегающей к. зеркалу, в центре которой установлен основанием диффузионно-рассеивающий полый конус с образующей конуса, большей длины импульса, выполненный в виде ленточной перекрывающейся спирали. При этом вершина конуса закреплена на насадке регулировочного винта, проходящего через отверстие в центре зеркала и снабженного средством для изменения высоты конуса.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — формирующее устройство, общий вид; на фиг. 3- временной ход интенсивности излучения в профилированном импульсе.

Формирователь содержит з адающий генератор 1, усилитель 2, телескоп

3, формирующее устройство 4 и собирающий объектив 5.

Формирующее устройство имеет диффуэионно-рассеивающий конус 6, поверхностное зеркало 7, металлическую пластину 8, насадку 9, регулировочный винт 10 и ирисовую диафрагму 11.

Конус выполнен в виде ленточной перекрывающейся спирали из полоски диффузионно-рассеивающего материала.

Наружная поверхность может быть зачернена. Размеры шероховатостей поверхности лежат в пределах от долей миллиметра до тысячных долей микрометров. Материалом для создания такой поверхности может быть абразив, используемый для изготовления шлифовальной бумаги. При получении такой поверхности световым импульсом каждая точка ее рассеивает падающее излучение во все стороны. Если длительность импульса Т, 0/ (где 0 характерный разрез поверхности, с скорость света), отраженный обратно импульс искажен, так как отражение от различных точек происходит неодновременно, Эти искажения определяются формой и отражательными характеристиками поверхности. В данном случае временной профиль предымпульса формируется за счет наложения импульсов света одинаковой величины, сдвинутых относительно друг друга, В основании конус плотно прилегает к зеркальной поверхности 7 и крепится к металлической пластине 8.

1014383

В вершине конуса ленточная спираль крепится к насадке 9 регулировочного винта 10, выполненной иэ то» го же материала, что и спираль. Регулировочный винт проходит через отверстия в центре зеркала и металли- 5 ческой пластины. Отверстие в металлической пластине имеет резьбу. При вращении регулировочного винта koнус плавно сжимается или раэжимается, и полости ленточной спирали входят одна в другую или выходят. Площадь зеркальной отражающей поверхности плавно изменяется с помощью ирисовой диафрагмы 11.

Устройство работает следующим об- 15 разом.

Излучение задающего генератора 1 проходит усилитель 2 и с помощью телескопа 3 направляется на всю поверхность зеркала 7 и конус 6 формирую- 20 щего устройства. При отражении от этого устройства образуется профилированный импульс, при отражении от поверхности конуса 6 — предымпульс, а при отражении от зеркала— выброс в профилированном импульсе.

Путем изменения высоты конуса 6 регулируется длительность предымпульса, а изменением площади зеркальноотражающей поверхности с помощью ирисовой диафрагмы 11 — контрастность в профилированном импульсе.

За счет существенного различия отражающей способности зеркала и диффузионно-рассеивающей поверхности до стигается четкое разделение пред ымпульса и выброса.

Задающий генератор — лазер на ,алюмо-иттриевом гранате, активирован-, НОМ неодимом (ЛИГ- Nd ) с длинОЙ 4 волны излучения I. — 1,06 мкм генерировал импульс длительностью ь -30 на уровне 0,5 амплитуды с энергией

Ж - 0,5r 10 Дж. Выходная энергия моноимпульса после прохождения усилителя имела величину:Ф вЂ” 1,2 ° 10 Дж. 45

Излучение генератора удваивалось на нелинейном кристалле КДР (9-0,53мкм) и через рассеивающий телескоп подавалось на формирующее устройство.

Применение-телескопа позволяло полу- 50 чить равномерную .освещенность и различный диаметр пучка иэлучения. Фокусное расстояние телескопа 25 см, диаметр 60 мм. Формирующее устройство помещалось на расстоянии 1,5 м от телескопа, а направление падающего излучения перпендикулярно плоскости зеркала. Отраженное от формирующего устройства излучение через собирающий объектив с фокусным расстоянием

4 см и диаметром 20 мм поступало в схему реализации.

Кривая а (си. фиг, 3) получена, когда длина диффузионно-рассеивающего конуса 4 см, диаметр основания конуса 0,5 см и диаметр раскрыва ирисовой диафрагмы 5 см.

Диаметр пучка падающего излучения устанавливался телескопом и был равен 5 см. Общая длительность импульса равна > 170 пс, длительность предымпульса 120 пс. При этом контрастность имеет величину порядка 10 — 10

Кривая 0 соответствует уменьшению раск ыва ирисовой диафрагмы до 3 см.

В этом случае контрастность выброса меняется до 3 ° 10

Кривая Ъ получена, когда длина диффузионно-рассеивающего конуса

2 см, диаметр основания 0,5 см и диаметр раскрыва ирисовой диафрагмы

3 см.

Диаметр падающего излучения оставался равным 5 см. Общая длительность импульса равна "ьк 110 пс, длительность предымпульса q<Ф 60 пс. При этом контрастность имеет величину порядка 3 i10 — 4 10

5 3

Таким образом,с помощью формирователя временного профиля импульсов света достигаются высокая плавно регулируемая контрастность в профилированном импульсе, четкое разделение предымпульса и выброса и осуществляется плавное регулирование длительности предымпульса. Использование простых элементов значительно упрощает устройство, повышает надежность при эксплуатации и настройке, уменьшает себестоимость.

1014383

Составитель A.Åèêîâ

Техред А,Бабинед

Корректор О.Тигор

Редактор Л.утехина

Тираи 511 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10607/8.Филиал ППП Патент, r.Óèãîðîä, ул.Проектная, 4