Том 29, номер 02, статья № 6

Аннотация:

Экспериментально и методами численного моделирования исследуется изменение пространственных и энергетических характеристик стартового импульса при усилении в широкоапертурном газовом усилителе мощной лазерной системы THL-100. При энергии стартового импульса 0,8 мДж и длительности 2 пс на выходе усилителя экспериментально получена энергия 2 Дж. Представлена 3D-модель усиления конически расходящегося лазерного излучения, которая учитывает реальную геометрию усилителя и пространственную неоднородность накачки. Рассчитаны пространственные распределения интенсивности лазерного излучения в различных сечениях усиливаемого импульса. Показано, что максимальная интенсивность в условиях эксперимента достигает 60 ГВт × см^–2. Исследуются изменение энергии и пространственной структуры усиливаемого импульса, влияние энергии и геометрии стартового импульса на характеристики импульса на выходе усилителя. Показано, что при увеличении энергии стартового импульса до 5 мДж энергия лазерного излучения на выходе усилителя может достигать 3,8 Дж при максимальной интенсивности 148 ГВт × см^–2.

Ключевые слова:

усилитель, лазерная система THL-100, численное моделирование, пространственная однородность

Список литературы:

1. Аристов А.И., Грудцын Я.В., Зубарев И.Г., Иванов Н.Г., Конященко А.В., Крохин О.Н., Лосев В.Ф., Маврицкий А.О., Мамаев С.Б., Месяц Г.А., Михеев Л.Д., Панченко Ю.Н., Растворцева А.А., Ратахин Н.А., Сентис М., Стародуб А.Н., Теняков С.Ю., Утеза О., Черемискин В.И., Яловой В.И. Гибридная фемтосекундная лазерная система на основе фотохимического XeF(C–A)-усилителя с апертурой 12 см // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 11. С. 1029–1034.
2. Losev V., Alekseev S., Ivanov N., Kovalchuk B., Mikheev L., Mesyats G., Panchenko Yu., Ratakhin N., Yastremsky A. Development of a hybrid (solid state/gas) femtosecond laser system of multiterawatt peak power // Proc. SPIE Int. Soc. Eng. 2010. V. 7751. P. 9–12.
3. Losev V., Alekseev S., Ivanov N., Kovalchuk B., Mikheev L., Mesyats G., Panchenko Yu., Ratakhin N., Yastremsky A. Prospects of development of hybrid (solid state/gas) ultra-high power femtosecond laser system on the basis of XeF(C–A) amplifier // Opt. Prec. Eng. 2011. V. 19, N 2. P. 252–259.
4. Алексеев С.В., Иванов Н.Г., Ковальчук Б.М., Лосев В.Ф., Месяц Г.А., Михеев Л.Д., Панченко Ю.Н., Ратахин Н.А., Ястремский А.Г. Тераваттная гибридная лазерная система THL-100 на базе фотодиссоционного XeF(С–А)-усилителя // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 3. С. 221–225.
5. Alekseev S.V., Aristov A.I., Ivanov N.G., Koval'chuk B.M., Losev V.F., Mesyats G.A., Mikheev L.D., Panchenko Yu.N., Ratakhin N.F. Multiterawatt femtosecond hybrid system based on a photodissociation XeF(C–A) amplifier in the visible range // Quantum Electron. 2012. V. 42, N 5. Р. 377–378.
6. Alekseev S.V., Aristov A.I., Grudtsyn Ya.V., Ivanov N.G., Koval'chuk B.M., Losev V.F., Mamaev S.B., Mesyats G.A., Mikheev L.D., Panchenko Yu.N., Polivin A.V., Stepanov S.G., Ratakhin N.A., Yalovoi V.I., Yastremskii A.G. Visible-range hybrid femtosecond systems based on a XeF(C–A) amplifier: State of the art and prospects // Quantum Electron. 2013. V. 43, N 3. P. 190–200.
7. Алексеев С.В., Иванов Н.Г., Лосев В.Ф., Панченко Ю.Н., Ястремский А.Г. Численное моделирование усиления коротких импульсов в активной среде XeF(C–A)-усилителя // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 10. С. 863–866.
8. Иванов Н.Г., Лосев В.Ф., Панченко Ю.Н., Ястремский А.Г. Влияние состава газовой смеси на диссипацию энергии накачки в XeF(C–A)-усилителе гибридной фемтосекундной лазерной системы THL-100 // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 4. С. 326–331.
9. Kuznetsova T.I., Mikheev L.D. Amplification of short light pulses with a spherical wave front // Quantum Electron. 2008. V. 38, N 10. P. 969–975.
10. Alekseev S.V., Aristov A.I., Ivanov N.G., Kovalchuk B.M., Losev V.F., Mesyats G.A., Mikheev L.D., Panchenko Yu.N., Ratakhin N.A. Multiterawatt femtosecond laser system in the visible with photochemically driven XeF(C–A) boosting amplifier // Laser Part. Beams. 2013. V. 31, N 1. P. 17–21.
11. Mikheev L.D., Stavrovskii D.B., Zuev V.S. Photodissociation XeF laser operating in the visible and UV regions // J. Russ. Laser Res. 1995. V. 16, N 5. P. 427–475.
12. Malinovskii G.Ya., Mamaev S.B., Mikheev L.D., Moskalev T.Yu., Sentis M.L., Cheremiskin V.I., Yalovoi V.I. Numerical simulation of the active medium andinvestigation of the pump source for the development of a photochemical XeF(C–A) amplifier of femtosecond optical pulses // Quantum Electron. 2001. V. 31, N 7. P. 617–622.
13. Tcheremiskine V.I. Studies of the photodissociation wave formation. Application to the active medium of the hotolytical XeF laser // Ph.D. Thesis. University of Aix-Marseille II (1999). URL: http://www.lp3.univmrs
14. Bishel W.K., Eckstrom D.J., Walker H.C., Tilton R.A. Photolytically pumped XeF(C–A) laser studies // J. Appl. Phys. 1981. V. 52, N 7. P. 4429–4434.
15. Frantz L.M., Nodvik J.S. Theory of pulse propagation in a laser amplifier // Appl. Phys. 1963. V. 34, N 8. P. 2346–2349.
16. Black G., Sharpless R.L., Lorents D.C., Huestis D.L., Gutcheck R.A., Bonifild T.D., Helms D.A., Walters G.K. XeF₂ photodissociation studies. I. Quantum yields and kinetics of XeF(B) and XeF(C) // J. Chem. Phys. 1981. V. 75, N 10. P. 4840–4846.
17. Brashers H.C., Setser D.W. Transfer and quenching rate constants for XeF(B) and XeF(C) state in low vibrational levels // J. Chem. Phys. 1982. V. 76, N 10. P. 4932–4946.
18. Losev V., Alekseev S., Ivanov N., Kovalchuk B., Mikheev L., Mesyats G., Panchenko Yu., Puchikin A., Ratakhin N., Yastremsky A. Development of a 100-trawatt hybrid femtosecond laser system // Proc. SPIE. 2011. V. 7993. 799317 (5 p.).
19. Yastremskii A.G., Ivanov N.G., Losev V.F., Panchenko Yu.N. Modeling of lasing possibility in XeF(C–A) amplifier of the THL-100 laser system // Proc. SPIE. 2015. V. 9255. 925528 (5 p.).