Эксπир
Регистрация / Вход

Выполнение работ по развитию уникальной установки «Сверхмощный фемтосекундный лазер на основе параметрического усиления света»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6,2 млн
Внебюджетные средства
6 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Предложения

Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Тема
Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Тема
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Входящий номер
224
Руководитель организации-инициатора
Сергеев Александр Михайлович
 Показать еще 28 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 30.06.2007
Проведено маркетинговое исследование по закупаемому научному оборудованию.
Согласованы договора поставки дорогостоящего научного оборудования.
Проведена НИР на имеющемся оборудовании согласно ТЗ.
Развернуть
2
01.07.2007 - 07.12.2007
Заключены договора поставки дорогостоящего научного оборудования.
Поставлено новое оборудование и проведены пуско-наладочные работы.
Выполнено НИР с использованием уникального оборудования согласно ТЗ.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Для накачки параметрического усилителя чирпованных импульсов идеально подходит вторая гармоника (длина волны 527нм) неодимового лазера на фосфатном стекле. Для эффективного удвоения пучков диаметром более 2см вне конкуренции одноосный кристалл KDP и его дейтерированный аналог кристалл DKDP. В обоих кристаллах существует два типа взаимодействия. В первом типе (I-тип, оое) две обыкновенных волны основной гармоники преобразуются в необыкновенную волну второй гармоники. Во втором типе (II –тип, оее) в необыкновенную волну второй гармоники преобразуются волны основной гармоники с обыкновенной и необыкновенной поляризациями.
Подбирая длину кристалла, можно получить максимальную эффективность для плоской волны. Однако, с учетом неоднородного распределения интенсивности во времени и в пространстве реальный КПД даже при оптимальной длине будет меньше. Теоретически показано, при деполяризации 0.5% и более оое взаимодействие гораздо предпочтительнее, что и наблюдалось нами в эксперименте.
Мы провели эксперименты с обоими типами взаимодействия. В первой серии экспериментов мы использовали кристалл DKDP длиной 22мм и оeе взаимодействие. Максимальный коэффициент преобразования не превышал 50%. Типичный вид распределения второй гармоники качественно соответствовал теоретическим расчетам. Из-за низкого КПД и плохого качества пучка мы отказались от оeе взаимодействия.
Во второй серии экспериментов мы использовали кристалл DKDP длиной 28 мм, вырезанный в направлении угла оoе синхронизма. Полная ширина синхронизма для слабого сигнала составляла ?900мкрад. Точность юстировки оси кристалла была ?20мкрад. Достигнутая величина предельной эффективности в 70% хорошо согласуется с результатами моделирования. Если бы мы взяли элемент с удвоенной длиной, то возможно получили бы эффективность порядка 80%. Однако при этом возросли бы требования к однородности кристалла. В дальнейшем мы планируем провести подобные эксперименты.
Nd:glass лазер с удвоением частоты (200Дж/1нс на второй гармонике) за исключением двух усилителей и удвоителя частоты собран на одном оптическом столе площадью 5.4 м2. Блок питания лазера расположен над оптическим столом. Лазер юстируется один раз в сутки в течение 15-30 минут. Затем в течение всего рабочего дня работает без юстировки. Изменение температуры в комнате на несколько градусов очень слабо влияет на настройку лазера ? требуется только угловая подстройка удвоителя частоты.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Фундаментальной причиной, ограничивающей мощность современных твердотельных импульсных лазеров, является лучевая стойкость; появление в объёме или на поверхности различных элементов лазера повреждений, вызванных высокой интенсивностью света. Лазерные системы рассчитываются так, чтобы при линейном распространении света в объёме компонент лазера интенсивность света не достигала пороговых значений разрушения. Однако из-за зависимости показателя преломления от интенсивности может наблюдаться самофокусировка света. Увеличение интенсивности света вследствие самофокусировки может приводить к повреждениям элементов лазера. В этом смысле говорят, что самофокусировка ограничивает мощность твердотельных импульсных лазеров наносекундной длительности.
Различают два предельных случая самофокусировки; крупномасштабная (самофокусировка пучка в целом) и мелкомасштабная самофокусировка. Первый тип самофокусировки проявляется наиболее сильно в пучках с сильной радиальной зависимостью интенсивности. При распространении таких пучков в нелинейной среде периферийные лучи прижимаются к оси, что вызывает самофокусировку пучка как целого. Как было показано ранее, для наносекундных твердотельных лазеров наибольшую опасность несет мелкомасштабная самофокусировка. Ярко выраженная нитевидная структура пучка наблюдается обычно при значениях В-интеграла В = 3-5.
Основной целью исследований являлось получение экспериментальных зависимостей коэффициента передачи по интенсивности в условиях мелкомасштабной самофокусировки при В?1, т. е. в неразрушающем режиме. Для этого нами впервые реализовано два метода экспериментального построения указанных зависимостей. В каждом из методов экспериментально наблюдалось развитие неустойчивости малого амплитудного возмущения с широким равномерным пространственным спектром на фоне интенсивного лазерного пучка с линейной поляризацией и узким спектром. Анализ угловых распределений коэффициента передачи, полученных в обоих методах, подтверждает факт наличия модуляции спектра пространственных гармоник по амплитуде, означающих развитие мелкомасштабной самофокусировки. Наблюдается хорошее согласование положений максимумов и минимумов теоретической и экспериментальной зависимостей коэффициента. Несовпадение максимумов по величине можно объяснить наличием источника шума в самой нелинейной среде.
Сопоставление использованных экспериментальных методов указывает на следующие преимущества подхода, основанного на переносе изображения плоскости источника шума через нелинейную среду. Во-первых, данный метод обладает большей чувствительностью, т. к. позволяет четко различить большее число колец, чем прямой метод при близких значениях параметров. Во-вторых, на наш взгляд, упомянутый метод проще в экспериментальной реализации.
После соответствующей доработке предложенные методы могут использоваться для обнаружения развития мелкомасштабной самофокусировки в современных лазерных установках до начала разрушения их элементов при В?1.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Организация
ИПХФ РАН
профинансировано
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57
Тема
Проведение исследований в области живых систем с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
69,6 млн
Количество заявок
33
Тема
Проведение исследований в области рационального природопользования с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы).
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
155,4 млн
Количество заявок
46