Формирователь временного профиля ультракоротких импульсов света

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Зб 9 6 02 Г 1/37 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) А. С. Пискарскас, К. П. Бурнейка, В.Н.Добрыгин и Р.В.Данелюс (71) Вильнюсский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы .народов государственный университет им. В.Капсукаса(56) 1. Письма в ЖТФ, т.7, вып.1, 1981 с.31-. 342. Квантовая электроника, т.4, 9 2, 1977, с,345-350 (прототип)(54)(57) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО ПРОФИЛЯ УЛЬТРАКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ .СВЕТА, .содержащий расположенные последовательно на оптической оси задающий генератор, усилитель, телескоп,формирующее устройство н собирающий объектив,.о т,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения высокой контрастности временного профиля импульсов, регулирования длительности предымпульса н упрощения формирователя, формирующее устройство вы полнено из зеркала на металлическом основании, ирисовой диафрагм, плотно прилегающей к зеркалу, в центре которой установлен основанием диффузионно-рассеивающий полый конус с образующей конуса большей дЛины импульса, выполненный в виде ленточной перекрывающейся спирали, при этом вершина конуса закреплена на насадке регулировочного винта, проходящегочерез отверстие в центре зеркала и снабженного средством поворота для изменения высоты конуса.Изобретение относится к областилазерной техники и лазерного термоядерного синтеза (ЛТС) и может бытьиспользовано для получения мощногоснетового импульса заданного временного регулируемого профиля с изменяемой контрастностью, используемого в ЛТС.Известны Формирователи временногопрофиля импульсов света, в которыхиспользованы нелинейные явления в 10различных веществах (1,Использование нелинейных явленийн различных веществах (вынужденноерассеяние, просветление металлических пленок, оптический пробой в га- )5зах) ограничивает возможности плавной регулировки длительности и контрастности во временном профиле импульсов света, а н некоторых устройствах не позволяет делать этого, 20В таких устройствах невозможноосуществить равномерный или линейнонарастающий регулируемый временнойход интенсивности в предымпульсе временного профиля. 25Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяформирователь временного профиляимпульсов света (2 .Это устройство содержит расположенные последсвательно на оптическойоси задающий генератор, усилитель,телескоп, быстродействующий элементэлектрооптический дефлектор, преобразующий временное распределение интенсивности излучения лазера в пространственно-временное, диафрагму и пространственный фильтр, изменяющий пространственную Фильтрацию интенсивности излучения, второй электрооптический дефлектор, осуществляющий об Оратное преобразование, и объектив,собирающий преобразованное излучение.Дефлектор, диафрагма, пространственный фильтр и второй дефлектор образуют Формирующее устройство. длительность сформированного импульса в таком устройстве определяется скоростьюразвертки и размером диафрагмы, авременное распределение интенсивности излучения, собранного объективом,5 Озаконом пропускания фильтра. Временный профиль интенсивности излучения, полученный на выходе известногоустройства, не имеет высокой контрастности (перепад интенсивности иэлу 55чения в 500 раз за 4 нс) и четкогоразделения предымпулса от выброса.Нет плавной регулировки контрастности длительности предымпульса,Используемые элементы формирующе-,бО го устройства вызывают трудности при практической реализации, необходимости синхронизации управления.Цель изобретения - получение высокой плавно регулируемой контрастности, регулирование длительности предимпульса и упрощение Формирователя.Это достигается тем, что в формирователе временного профиля ультракоротких импульсов света, содержащемрасположенные последовательно наоптической оси задающий генератор,усилитель, телескоп, формирующее устройство и собирающий объектив, формирующее устройстно выполнено из зеркала на металлическом оснонании, ирисовой диафрагмы, плотно прилегающей к. зеркалу, в центре которой установлен основанием диффузионно-рассеивающий полый конус с образующей конуса, большей длины импульса, выполненный в виде ленточной перекрывающейсяспирали. При этом вершина конуса закреплена на насадке регулировочноговинта, проходящего через отверстиев центре зеркала и снабженного средством для изменения высоты конуса.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2 - формирующее устройство, общий вид; наФиг. 3- временной ход интенсинностиизлучения в профилированном импульсе,формирователь содержит задающийгенератор 1, усилитель 2, телескоп3, формирующее устройство 4 и собирающий объектив 5,формирующее устройство имеет диффуэионно-рассеивающий конус 6, понерхностное зеркало 7, металлическуюпластину 8, насадку 9, регулировочный винт 10 и ирисовую диафрагму 11.Конус выполнен в виде ленточной перекрывающейся спирали из полоски диффузионно-рассеивающего материала. Наружная поверхность может быть зачернена. Размеры шероховатостей поверхности лежат в пределах от долей миллиметра до тысячных долей микрометров. Материалом для создания такойповерхности может быть абразив, используемый для изготовления шлифональной бумаги. При получении такой поверхности световым импульсом каждая точка ее рассеивает падающее излучение во все стороны. Если длительность импульса Т, 1/а (где 1 характерный разрез поверхности, с скорость света), отраженный обратно импульс искажен, так как отражение от различных точек происходит неодновременно, Эти искажения определяются формой и отражательными характеристиками поверхности, В данном случае временной профиль предымпульсаФормируется за счет наложения импульсов света одинаковой величины, сдвинутых относительно друг друга,В основании конус плотно прилегаетк зеркальной поверхности 7 и крепится к металлической пластине 8.В вершине конуса ленточная спираль крепится к насадке 9 регулнровочного винта 10, выполненной иэ то"го же материала, что и спираль. Регулировочный винт проходит черезотверстия в центре зеркала и металлической пластины. Отверстие в металлической пластине имеет резьбу. Привращении регулировочного винта Конус плавно сжимается или раэжимается,и полости ленточной спирали входят 10одна в другую или выходят, Площадьзеркальной отражающей поверхностиплавно изменяется с помощью ирисовой диафрагмы 11.Устройство работает следующим образом.Излучение задающего генератора 1проходит усилитель 2 и с помощью телескопа 3 направляется на всю поверхность зеркала 7 и конус б формирующего устройства, При отражении отэтого устройства образуется профилированный импульс, при отраженииот поверхности конуса б - предымпульс, а при отражении от зеркала -выброс в профилированном импульсе.Путем изменения высоты конуса б регулируется длительность предымпульса, а изменением площади зеркальноотражающей поверхности с помощьюирисовой диафрагмы 11 - контрастность в профилированном импульсе.За счет существенного различия отражающей способности зеркала и диффузионно-рассеивающей поверхности достигается четкое разделение предымпульса и выброса,Задающий генератор - лазер на,алюмо-иттриевом гранате, активирован-,ном неодимом (АИГ: )(3 ), с длиной 4волны излучения- 1,06 мкм генерировал импульс длительностью ь -30 науровне 0,5 амплитуды с энергиейЖ - 0,5 10Дж. Выходная энергия моноимпульса после прохождения усилителя имела величину:Ф - 1,210Дж. 45Излучение генератора удваивалось нанелинейном кристалле КДР (-0,53 мкм)и через рассеивающий телескоп подавалось на формирующее устройство.Применение-телескопа позволяло полу чить равномерную, освещенность и различный диаметр пучка иэлучения, Фокусное расстояние телескопа 25 см, диаметр 60 мм. Формирующее устройство помещалось на расстоянии 1,5 м от телескопа, а направление падающего излучения перпендикулярно плоскости зеркала. Отраженное от формирующего устройства излучение через собирающий объектив с фокусным расстоянием 4 см и диаметром 20 мм поступало в схему реализации.Кривая а (си. Фиг, 3) получена, когда длина диффузионно-рассеивающего конуса 4 см, диаметр основания конуса 0,5 см и диаметр раскрыва ирисовой диафрагмы 5 см.Диаметр пучка падающего излучения устанавливался телескопом и был равен 5 см. Общая длительность импуль" саравна ь 170 пс, длительность предымпульса 120 пс. При этом контрастность имеет величину порядка 10 - 10Кривая 0 соответствует уменьшению раскыва ирисовой диафрагмы до 3 см. В этом случае контрастность выброса меняется до 310Кривая Ъ получена, когда длина диффузионно-рассеивающего конуса 2 см, диаметр основания 0,5 см и диаметр раскрыва ирисовой диафрагмы 3 см. Диаметр падающего излучения оставался равным 5 см, Общая длительность импульса равнаяк 110 пс, дли-тельность предымпульсадй 60 пс, При этом контрастность имеет величину порядка 3 10 - 4 ф 103 3Таким образом,с помощью формирователя временного профиля импульсов света достигаются высокая плавно регулируемая контрастность в профилированном импульсе, четкое разделение предымпульса и выброса и осуществляется плавное регулирование длительности предымпульса. Использование простых элементов значительно упрощает устройство, повышает надежность при эксплуатации и настройке, уменьшает себестоимость.1014383 Составитель А.ЕлковТехред Л,Бабинед Тигор актор Л оррект хи аз 10607/ дписное 4 ППП Патент, г.уагород, ул.Проектная, 4 ВНИ п 13035