Пространственные характеристики Nd :YAG-лазера импульсного дальномера в широком диапазоне температур окружающей среды

Abstract

Исследованы пространственные характеристики импульсного лазера на основе цилиндрического кристалла иттрий-алюминиевого граната, легированного ионами Nd3+ (Nd :YAG), с кондуктивно охлаждаемой боковой поверхностью для применения в составе систем измерения дальности авиационного базирования при энергии лазерных импульсов не менее 80 мДж на длине волны 1064 нм. Разработана конфигурация системы поперечной диодной накачки для цилиндрического кристалла Nd :YAG диаметром 4 мм с концентрацией ионов Nd3+ 0,9 ат. %, обеспечивающая эффективность накачки не менее 0,65. С использованием программного обеспечения OpticStudio и LASCAD рассчитаны профили поглощения излучения накачки для различных центральных длин волн излучения накачки и определена величина тепловой линзы в лазерном кристалле для частот следования импульсов 1,0; 4,0; 12,5; 22,0 Гц. Проведена оценка расходимости пучка лазерного излучения для плоского резонатора с переменной внутренней линзой. Экспериментально исследовано пространственное распределение лазерного излучения в дальней зоне для частот следования импульсов 1,0; 4,0; 12,5; 22,0 Гц в диапазоне температур окружающей среды от – 40 до +60 °С при стабилизации температуры источника диодной накачки элементами Пельтье. Показано, что энергетическая расходимость лазерного излучения по уровню e не превышает 1,9 мрад. При фиксированной температуре для частот следования импульсов 1,0; 4,0; 12,5; 22,0 Гц и числа зарегистрированных импульсов не менее 45 двойное среднеквадратичное угловое отклонение энергетических центров масс профилей лазерного пучка в дальней зоне относительно усредненного положения энергетического центра масс для частоты следования импульсов 4,0 Гц не превышает 0,5 мрад. Полученные значения расходимости и двойных среднеквадратичных угловых отклонений энергетических центров масс профилей лазерного пучка в дальней зоне указывают на возможность применения лазера в составе дальномера на борту беспилотных летательных аппаратов.