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

/ ШОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЗЬСТВУ Союз Сфветскнх Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 25.05.78 (21) 2621836/18-25 с присоединением заявки Йо Н 01 5 3/10 Государственный комитет СССР но Аедаи изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.Н.Блащук, Б.Я.Зельдович, Н.А.Мельников,Н.Ф.Пилипецкий, В.В.Рагульский и В.В.шкунов Институт проблем механики АН СССР(54) СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ДЕПОЛЯРИЗОВАННОГО ЛАЗЕРНОГО ЛУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ",.; ЦГ,вводят его в нелинейную среду, Недостатком способа является то, чтопучки света с пространственно неоцнородным распределением поляризациипереходят в обращенную волну частично; в отраженной назад волне присутствует Фон. Для полностью деполяризованной накачки фон составляет третьвсей энергии рассеянной назад волны.Вся энергия не может пойти в обращенную волну, поскольку в объеме каус-тики линзы, фокусирующей пучок света в нелинейную среду, преДставленвесь набор хаотических поляризаций,созданных располяризованным устрой-ством. Отрицательным следствием этогоявляется потеря контрастности углового распределения импульса: по мерепрохождения усилительных каскадовфон, имеющий худшие характеристикиПо расходимостн, усиливается быстрее,чем сам импульс.Цель изобретения - устранение указанного недостатка и повышение эффективности обращения волновогоФронта.Это достигается тем, что лазерныйпучокпрошедший фазовую пластину,разделяют на два пучка со взаимноортогональными поляризациями, в одИзобретение относится к лазерной: технике и может быть использовано в адаптивной оптике"и в лазерйом термоядерном синтезе.5Известно явление обращения волнового Фронта при вынужденном рассеянии света 11. Рассмотрен случай полностью поляризованных пучков. На практике более широко представлены случаи с пространственно 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 15 двулучепреломления. Для лазерного термоядерного синтеза можно использовать принцип самонаведения йа мишень, основанный на обращении волнового фронта (ОВФ). но в этом процессе 20 на этапе рассеяния от кишеии первоначальное слабое, излучение сильно деполяризуется. А именно это рассеянное поле надлежит усилить и возвратить точно йа мишень.Известен способ и устройство для обращения волнового фронта деполяризованного лазерного пучка 21.В этом способе лазерный пучОк пропускают через фазовую пластину и, 1 30о нн 724035 -724035 формула изобретения 1. Способобращения волновогофронта деполяризованного лазерногопучка, включающий пропускание пучкачерез фазовую пластину и введение егов нелинейную среду, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности обращения, лазерный пучок, прошедший фазовую пласти 40 ну, разделяют на два пучка со взаимно ортогональными поляризациями, водном из которых поляризацию поворачивают на 90 и направляют эти пучкив общую область нелинейной среды.452, Устройство для осуществленияспособа по п.1, содержащее корпус,диафрагму, фазовую пластину, линзу,световод с нелинейной средой, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что походу луча за фазовой пластиной размещают последовательно элемент,разводящий лучи по поляризациям, а напути этих двух лучей помещают фазовращатель и компенсатор; при этомкорпус устройства выполнен с возможностью поворота вокруг продольнойоси, проходящей через центр диафрагмы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 60 б 5 3ном из которых поляризацию поворачивают на 90 д и направляют эти пучкив общую область нелинейной среды.Благодаря этому любой первоначальновзятый пучок накачки с любым хаотическим распределением поляризациипопадает внутрь волновода с единственной, а именно - с линейной поляризацией. При этом эффективность1преобразования пучка накачки в точнообращенную волну максимальна.Предлагаемый способ можно реализовать с помощью устройства, содержа"щего корпус, диафрагму, фазовую плас-тину, линзу, световод с нелинейнойсредой, по ходу луча за фазовойпластиной размещают последовательно элемент, разводящий лучи пойоляризациям, а на пути этих двухлучей помещают фазовращатель и компенсатор, при этом корпус устройствавыполнен с возможностью поворота вокруг йродольной оси, проходящей черезцентр диафрагмы,На чертеже изображена схема рас" положения оптических элементов устройства, осуществляющего указанныйспособСхема содержит лазерный,луч 1 споперечно неоднородной поляризацией,прямоугольную диафрагму 2, фазовую3пластину 3, элемент 4, разводящийпучкипо взаимно ортогональным поляризациям на конечный угол в данномпримере-двулучепреломляющий клин),фазовращатель 5, компенсатор б, Фокусирующий элемент 7 собирающая линза), прямоугольньп 1 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 ся- затем"Квулучепреломляющим" клином 4 на пучки 10 и 11 со взаимно перпендикулярными ортами поляризации, Элементы 2,3 и 4 расположены на расстоянии 3 ц друг от друга, где алнаименьшая из сторон диафрагмыдлина 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 оптический 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 15 20 25 продольной оси устройства, проходя-.щей через центр диафрагмы,Благодаря тому, что беспорядочнополяризованный пучок превращаетсяв два с совпадающими линейными поляризациями, а потом эти два пучка сводятся в единую область нелинейнойсреды в волноводе, происходитполное обращение волнового фронта. Таким образом, назад. из схемы по обратному пути из волноводак 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 11достигается поворотом устройства какцелого вокруг оси вращения,Предлагаемое устройство при использовании в мощных лазерных системах может значительно улучшить угловые характеристики пучков, что приведет к бблее простому получению высоких пиковых интенсивностей, и какследствие, к удешевлению лазерныхсистем и повышению производительности труда при проведении научных исследований. 1. Зельдович Б,Я, и др, Письмав ЖЭТФ, 1972, 15, с. 160.2. Блащук В.Н, и др. Вынужденноерассеяние деполяризованных пучковтеория и эксперимент. ДепонированаИПМ АН СССР, 1978, с, 1-15,724035Составитель В.Батановдактор Л.Письман Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.ОгаЗаказ 8668/51 Тираж 637 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,дПП "Патеород,. ул,Проектнаели