Лазерный мир

Молчанов В.Я., Чижиков С.И., Юшков К.Б // Материалы IV Международная конференция «Фотоника и информационная оптика» (2015), с: 42-43

Рассмотрен метод формирования лазерных пучков с плоским пространственным профилем, использующий изотропную акустооптическую дифракцию Брэгга.

V.Ya. MOLCHANOV, S.I. CHIZHIKOV, K.B. YUSHKOV
National university of science and technology “MISIS”, Moscow
SPATIAL SHAPING OF LASER BEAMS BY MEANS OF ACOUSTO-OPTICS
We report a method for flat-top spatial shaping of laser beams using isotropic acousto-optic diffraction in Bragg regime.

Управление поперечным сечением лазерных пучков является одной из острых проблем при создании лазерных систем сверхвысокой мощности.
Одним из распространенных способов решения данной задачи является использование «мягких» диафрагм [1, 2]. Традиционно «мягкие» диафрагмы исполнены в виде амплитудных масок, подавляющих дифракцию пучков на краях. Такой принцип устройства существенно ограничивает адаптивность «мягких» диафрагм.
В данной работе нами предложен новый метод формирования лазерных пучков с «плоской вершиной» – равномерно распределенной интенсивностью, – основанный на акустооптическом (АО) взаимодействии в брэгговском режиме. В основе метода лежит преобразование углового спектра плоских волн электромагнитных волн, имеющее место при изотропной АО дифракции брэгга. 
Дифракция расходящихся лазерных пучков на расходящемся ультразвуке в приближении сильного поля (при высокой эффективности дифракции) была изучена в работе [3].

В соответствии с выражением (2), дифрагировавшее поле имеет плоское распределение интенсивности вдоль плоскости АО взаимодействия и остается гауссовым в ортогональном направлении. Таким образом, АО ячейка Брэгга может рассматриваться как одномерная «мягкая» диафрагма. Ширина склона распределения поля вдоль оси x определяется параметром a. Для формирования двумерного прямоугольного распределения интенсивности можно использовать двухкоординатную ячейку Брэгга.
При АО взаимодействии в слабом поле, угловой спектр дифрагировавшего поля является произведением углового спектра падающего поля и углового спектра ультразвука. В результате, угловой спектр дифрагировавшего поля всегда более узкий, чем угловой спектр падающего поля. В этом заключается принципиальное различие с дифракцией света на отверстии, при котором угловой спектр всегда уширяется. Таким образом, управление спектральными компонентами ультразвукового поля позволяет влиять на пространственное распределение дифрагировавшего электромагнитного поля. Для экспериментальных исследований АО ячейка Брэгга была сконструирована и изготовлена из тяжелого флинта. Эксперименты были проведены для одночастотного излучения лазера на Nd:YAG с удвоением частоты на длине волны 532 нм. Измеренное распределение интенсивности дифрагировавшего электромагнитного поля соответствовало теоретическим расчетам.

Полное содержание статьи: http://fioconf.mephi.ru/files/2014/12/FIO2015-Sbornik.pdf