Способ обращения волнового фронта деполяризованного лазерного пучка и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЗЬСТВУ

Союз Советскнх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к аат. саид-ву(22) Заявлено 25.05.78 (21) 2621836/18-25 (51) Р,. )(л,3 с присоединением заявки Йо

Н 01 5 3/10

Государственный комитет

СССР во яеаам изобретений н открытий (23) Приоритет (З) ЮЦ4 621.375.8 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетеиь Мо 37

Дата опубликования описания 0 7 . 10 . 81 (72) Авторы изобретения

В.Н.Блащук, Б.Я.Зельдович, Н.A.Ìåëüíèêoâ, Н.Ф.Пилипецкий, В.В.Рагульский и В.В.шкунов

Институт проблем механики АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА

ДЕПОЛЯРИЭОВАННОГО ЛАЗЕРНОГО ЛУЧКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

",.;, Ц Гз вводят его в нелинейную среду. Недостатком способа является то, что пучки света с пространственно неоцнородным распределением поляризации переходят в обращенную волну частично: в отраженной назад волне присутствует фон. Для полностью деполяризованной накачки фон составляет треть всей энергии рассеянной назад волны.

Вся энергия не может пойти в обращенную волну, поскольку в объеме каус- тики линзы, фокусирующей пучок света в нелинейную среду, преДставлен весь набор хаотических поляризаций, созданных располяризованным устрой- ством. Отрицательным следствием этого является потеря контрастности углового распределения импульса: по мере прохождения усилительных каскадов фон, имеющий худшие характеристики

ho расходимостн, усиливается быстрее, чем сам импульс.

Цель изобретения — устранение указанного недостатка и повышение эффективности обращения волнового фронта.

Это достигается тем, что лазерный пучок, прошедший фазовую пластину, разделяют на два пучка со взаимно ортогональными поляризациями, в одИзобретение относится к лазерной:. технике и может быть использовано в адаптивной оптике и в лазерйом термоядерном синтезе.

Известно явление обращения волнового фронта при вынужденном рассеянии света (11. Рассмотрен случай полностью поляризованных пучков. На практике более широко представлены случаи с BpocTpaHcTseHHo неоднородной поляризацией. Так, например, мощнЫе уоилители на:неодимовом стекле вносят в пучок не только фазовые искажения, ио и пространственно-неоднородное изменение поляризации из-за наведенного 1з двулучепреломления. Для лазерного термоядерного синтеза можно использовать принцип самонаведения йа мишень, основанный на обращении волноsoro фронта (ОВФ). но в этом процессе 20 на этапе рассеяния от кишеии первоначальное слабое, излучение сильно деполяризуется. A именно это рассеянное поле надлежит усилить и возвратить точно йа мишень.

Известен способ и устройство для обращения волнового фронта деполяризованного лазерного пучка $2)i

В этом способе лазерный пучОк пропускают через фазовую пластину и, 1 30 о

«» 724035—

724035

Формула изобретения

1. Способ обращения волнового фронта деполяризованного лазерного пучка, включающий пропускание пучка через фазовую пластину и введение его в нелинейную среду, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения эффективности обращения, лазерный пучок, прошедший фазовую пласти40 ну, разделяют на два пучка со взаимно ортогональными поляризациями, в одном из которых поляризацию поворачивают на 90 и направляют эти пучки в общую область нелинейной среды.

45 2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее корпус, диафрагму, фазовую пластину, линзу, световод с нелинейной средой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что по ходу луча за фазовой пластиной размещают последовательно элемент, раз водящий лучи по поляризациям, а на пути этих двух лучей помещают фазо-! вращатель и компенсатор; при этом корпус устройства выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси, проходящей через центр диафрагмы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

á5

3 ном из которых поляризацию поворачивают на 90 и направляют эти пучки в общую область нелинейной среды.

Благодаря этому любой первоначально взятый пучок накачки с любым хаотическим распределением поляризации попадает внутрь волновода с единственной, а именно — c линейной поляризацией.: При этом эффективность

I преобразования пучка накачки в точно обращенную волну максимальна.

Предлагаемый способ можно реализовать с помощью устройства, содержащего корпус, диафрагму, фазовую плас- тину, линзу, световод с нелинейной средой, по ходу луча за фазовой пластиной размещают последовательно элемент, разводящий лучи по йоляризациям, а на пути этих двух лучей помещают фазовращатель и компенсатор, при этом корпус устройства выполнен с возможностью поворота вокруг йродольной оси, проходящей через центр диафрагмы.

На чертеже изображена схема pacnoxiomения оптических элементов устройства, осуществляющего указанный способ.

Схема содержит лазерный.луч 1 с поперечно неоднородной поляризацией, прямоугольную диафрагму 2, фазовую

Ъ пластину 3, элемент 4, разводящий пучки по взаимно ортогональным поляризациям на конечный угол в данном примере-двулучепреломляющий клин), фазовращатель 5, компенсатор б, фокусирующий элемент 7 (собирающая лин3a), прямоугольньп1 волновод 8, общий корпус 9, пучки 10 и 11 со взаимно перпендикулярными ортами поля"" "рйзацйи.

Лазерный луч .1, проходя диафрагму 2, фазовую пластину 3, расщепляет.

" "cH затем--Квулучепреломляющим клином

4 на пучки 10 и 11 со взаимно перпендикулярными ортами поляризации. Элементы 2,3 и 4 расположены на расстоянии Я((+ д р у г оoт T д рpу iг а, где а л наименьшая из сторон диафрагмы длина волны обращаемого излучения. Фазовращателем 5 поляризация пучка 10 поворачивается на 90 до совпадения с напряжением поляризации другого пучка 11. Прозрачная пластина б необходима для компенсации положительной разности хода, набран-. ной лучом 11 после прохождения фазовращателя 5, т.е. луч 11 преобретает тот же дополнительный onтический путь, что и луч 10. Фокусирующий элемент — линза 7 направляет оба пучка в волновод 8. Линза отображает прямоугольную диафрагму 2 на подобный прямоугольный вход волновода 8. Все перечисленные элементы жестко крепятся в-единичном корпусе 9, -кото- рый после установки в рабочее состояние"может поворачиваться вокруг

5 !

О

25 продольной оси устройства, проходя-. щей через центр диафрагмы.

Благодаря тому, что беспорядочно поляризованный пучок превращается в два с совпадающими линейными поляризациями, а потом эти два пучка сводятся в единую область нелинейной среды в волноводе, происходит полное обращение волнового фронта. Таким образом, назад- из схемы по обратному пути из волновода к диафрагме, а затем точно по трассе луча 1 (навстречу ему) пойдет пространственно-поляризационно обращенная волна с улучшенными энергетическими, яркостными и контрастными характеристиками. Уравнивание интенсивностей в оптических плечах 10 и 11 достигается. поворотом устройства как целого вокруг оси вращения.

Предлагаемое устройство при использовании в мощных лазерных системах может значительно улучшить угловые характеристики пучков, что приведет к бблее простому получению вы.соких пиковых интенсивностей, и как следствие, к удешевлению лазерных систем и повышению производительности труда при проведении научных исследований.

1. Зельдович Б.Я. и др. Письма в ЖЭТФ, 1972, 15, с. 160.

2. Блащук В.H. и др. Вынужденное рассеяние деполяризованных пучков теория и эксперимент. Депонирована

ИПМ AH СССР, 1978, с. 1-15.

Составитель В.Батанов

Редактор Л.Письман Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.Огар

Заказ 8668/51 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. Ул.Проектная, 4