(54) СПОСОБ ОБРАЩЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ДЕПОЛЯРИЗОВАННОГО ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
--- - . .
Изобретение относится к лазерной технике и может быть испс)льэова{ о в адаптивной оптике и в лазерной fettMO ядерном синтезе. ;
Известно явление обращения волнового фронта при вынужденном рассеянии света l. Рассмотрен случай Полноетыо поляризованных пучков. На практике более широко представлены случаи с пространственно неоднородной поляризацией. Так, например, мощнЫе усилители на :неодимовом стекле вносят в пучок не только фазовые йскаяс нйя, но и пространственно-нводнороД ое изменение поляризации из-за наведенного двулучепреломления. Для лазерного термоядерного синтеза можно использовать принцип самонаведения Hia мишень, основанный на 6бра14еиии волнового фронта (рВФЬ.Но в этом процессе на этапе рассеяния от мишени первоначальное слабое излучение сильно деполяризуется.А именно это рассеянное поле надлежнт усилить и возвратить точно на мишень.
Известен способ и устройство для обращения волнового фронту деполяризованного лазерного пучка 2.
В этом способе лазерный пучок пропускают через фазовую пластину и, i
i01I.i.,
вводят его в нелинейную среду. Недостатком способа является то, что пучки света с пространственно неоднородным распределением поляризации переходят в обращенную волну частично: в отраженной назад волне присутствует фон. Для полностью деполяризованной накачки фон составляет трет всей энергии рассеянной назад волны. Вся энергия не может пойти в обращенную волну, поскольку в объеме каустики линзыf фокусирующей пучок света в нелинейную среду, представлен весь набор хаотических поляризаций, созданных располяризованным устройством. Отрицательным следствием этог является потеря контрастности углового распределения импульса: по мере прохождения усилительных каскадов фон, имеющий худшие характеристики по расходимости, усиливается быстрее чем сам импульс.
Цель изобретения - устранение указанного недостатка и повышение эффективности обращения волнового фронта.
Это достигается тем, что лазерный пучок,прошедший фазовую пластину, разделяют на два пучка со взаимно ортогональными поляризациями, в оДком из которых поляризаций поворачивают на 90 и направляют эти пучки в общую область нелинейной среды. Благодаря этому любой дервоначально взятый пучок накачки с Любым хаотическим распределением поляризации попадает внутрь волновода с единственной, а именно - с линейной поляризацией.: При этом эффективность преоб раэования пучка накачки в точно обращенную волну максимальна. Предлагаемый способ можно реализовать с помощью устройства, содержа корпус, диафрагму, фазовую плас тину, линзУг световод с нелинейной средой, по коду луча за фазовой пластиной размещают последовательно элемент, разводящий лучи по ПОЛяри ацийм, а на пути этих двух лучей. помещак)т фазовращатель и компёНсатор, при этом корпус устройств выполнен е возможностью поворота во руг продольной оси, проходящей чере центр диаф рагмь. На чертеже изображена схема рас ni3ji6 eHHH. оптических элементов устрОйстёа, осуществляющего указанный способ. Схема содержит лазерный.луч 1 с поперечно неоднородной поляризацией прямоугольную диафрагму 2, фазовую пластину 3, элемент 4, разводящий пучкиПО взаимно ортогональным поля ризациям на конечный угол (в данном примере-двулучепреломляющий клин}, . фазовращатель 5, компенсатор 6, фоку сирующий элемент 7 (собирающая линза) , прямоугольный волновод 8, общий корпус 9, пучки 10 и 11 со взаимно перпендикулярными ортами поля рйзации ; (;,./:. : - --.i.-.. „-,... . Лазерный луч .1,проходя диафрагму 2, фазтэвую пластину 3, расщепляе й гём ДОуй -ён е ом ляющй клШ .4 на пучки 10 и 11 со .но Перпе дикулярными ортами поляр1 зации. Эле менты 2,3,, и 4 расположены на рассто янии (З -- друг от друга, где d наименьшая из сторон диафрагмы, X - длина вОлны обращаемого излучения. Фазовращателем 5 поляризация пучка 10 поворачивается на 90 дО совпадения с напряжением поляризаци другого пучка 11, Прозрачная пластина б необходима для компе.нсации положительной разности хода, набран ной лучом 11 после прохождения фазовращателя 5, т.е. луч 11 прёобретает, тот же дополнительный оптичес кий путь, что и луч 10. Фокусирующи элемент - линза 7 направляет оба пу ка в волновод 8. Линза отображает прямоугольную диафрагму 2 на подобный прямоугольный вхОд волновода 8 Всё перечисленные элементы жестко кр пятся в единичном корпусе 9, который пОсле установки в рабочее сос тОянйё может поворачиваться вокруг родольной оси устройства, проходяей через центр диафрагмы. Благодаря тому, что беспорядочно оляризованный пучок превращается два с совпадающими линейными поляизациями, а потом эти два пучка своятся в единую область нелинейной реды в волноводе, происходит олное обращение волнового фрона. Таким образом, назад- из схемы по обратному пути из волновода к 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 11 достигается- поворотом устройства как целого вокруг оси вращения. Предлагаемое устройство при использовании в. мощных лазерных системах может значительно улучшить угловые характеристики пучков, что приведет к более простому получению высоких пиковых интенсивностей, и как следствие, к удешевлению лазерных систем и повышению производительности труда при проведении научных исследований. ,. Формула изобретения 1. Способ обращения волнового фронта деполяризованного лазерного пучка, включающий пропускание пучка через фазовую пластину и введение его в нелинейную среду, отличающийся тем, что, с Целью повышения эффективности обращения,лазерный пучок, прошедший фазовую пластину, разделяю.т на два пучка со взаимно ортогональными поляризациями, в одном из которых поляризацию поворачивают на 90 и направляют эти пучки в общую область нелинейной среды. 2. Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее корпус, диафрагму, фазовую пластину, линзу, световод с нелинейной средой, отличающееся тем, что по ходу луча за фазовой пластиной размещают последовательно элемент, разводящий лучи по поляризациям, а на пути этих двух лучей помещают фазовращатель и компенсатор. При этом корпус устройства выполнен с возможностью поворота вокруг продольной оси, проходящей через центр диафрагмы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Зельдович Б.Я. и др. Письма в ЖЭТФ, 1972, 15, с. 160. 2.Блащук В.Н. и др. Вынужденное рассеяние деполяризованных пучков теория и эксперимент. Депонирована ИПМ АН СССР, 1978, с. 1-15.
