Мониторинг внутренней температуры активных элементов мощных лазеров методом ультразвуковой локации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Контроль внутренней температуры активных элементов (АЭ) мощных лазеров необходим для их безопасной работы. В статье описана методика и устройство для мониторинга внутренней температуры АЭ лазеров. Измерения основаны на импульсном ультразвуковом (УЗ) зондировании и зависимости от температуры скорости звука в материале АЭ. Изменение скорости звука приводит к изменению фазы УЗ сигнала, прошедшего через объект, которое регистрируется описываемым устройством. Представлены результаты мониторинга температуры АЭ с помощью ультразвукового зондирования в процессе работы действующей лазерной установки.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Д. Мансфельд

ИПФ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mansfeld@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

Р. В. Беляев

ИПФ РАН

Email: mansfeld@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

Г. П. Волков

ИПФ РАН

Email: volkov@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

А. А. Кузьмин

ИПФ РАН

Email: mansfeld@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

А. Г. Санин

ИПФ РАН

Email: mansfeld@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

А. А. Шайкин

ИПФ РАН

Email: mansfeld@ipfran.ru
Россия, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

Список литературы

  1. Мак А.А., Сомс Л.Н., Фромзель В.А., Яшин В.Е. Лазеры на неодимовом стекле / Под ред. Мака А.А. М.: Наука, 1990. 287 с.
  2. Kuzmin A.A., Luchinin A.G., Poteomkin A.K., Soloviev A.A., Khazanov E.A., Shaikin A.A. Thermally induced distortions in neodymium glass rod amplifiers // Quantum electronics. 2009. V. 39. № 10. P. 895–900.
  3. Kuzmin A.A., Khazanov E.A., Shaykin A.A. Large-aperture Nd: glass laser amplifiers with high pulse repetition rate // Optics Express. 2011. V. 19. № 15. P. 14223–14232.
  4. Kuzmin A.A., Silin D.E., Shaykin A.A., Kozhevatov I.E., Khazanov E.A. Simple method of measurement of phase distortions in laser amplifiers // J. Opt. Soc. Am. B. 2012. V. 29. № 6. P. 1152–1156.
  5. Авакянц Л.И., Бужинский И.М., Корягина Е.И., Суркова В.Ф. Характеристики лазерных стекол (справочный обзор) // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 4. С. 725–752.
  6. Горальник А.С., Кульбицкая М.Н., Михайлов И.Г., Ферштат Л.Н., Шутилов В.А. О температурной зависимости скорости звука в чистых и легированных кварцевых стеклах // Акуст. журн. 1972. Т. 18. № 3. С. 391–396.
  7. Гитис М.Б., Михайлов И.Г., Шутилов В.А. Измерение температурной зависимости скорости звука в твердых образцах малых размеров // Акуст. журн. 1969. Т. 15. № 1. С. 28–32.
  8. Казаковa В.В., Каменский В.А. Дистанционный индикатор температуры торца оптоволокна для лазерной хирургии // Приборы и техника эксперимента. 2023. № 2. С. 110–114.
  9. Михайлов И.Г., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики / Под ред. Михайлова И.Г. М.: Наука, 1964. 514 с.
  10. Lozhkarev V.V., Freidman G.I., Ginzburg V.N., Katin E.V., Khazanov E.A., Kirsanov A.V., Luchinin G.A., Mal’shakov A.N., Martyanov M.A., Palashov O.V., Poteomkin A.K., Sergeev A.M., Shaykin A.A., Yakovlev I.V. Compact 0.56 petawatt laser system based on optical parametric chirped pulse amplification in KD*P crystals // Laser Phys. Lett. 2007. V. 4. № 6. P. 421–427.
  11. Кузьмин А.А., Хазанов Е.А., Шайкин А.А. Импульсно-периодический режим работы широкоапертурных лазерных усилителей из неодимового стекла // Квантовая Электроника. 2012. Т. 42. № 4. С. 283–291.
  12. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1984.
  13. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1977.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Блок схема ультразвукового локатора. ФД – фазовый детектор, УВХ – устройство выборки-хранения, АЦП – аналого-цифровой преобразователь, СИ – стробирующий импульс. 1 – радиоимпульс, 2 – видеоимпульс, 3 – СИ.

Скачать (32KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) – Принятый и усиленный радиоимпульс, (б) – видеоимпульс с выхода фазового детектора, (в) – строб-импульс.

Скачать (23KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение температуры на поверхности АЭ (кривая 1, правая шкала) и фазы УЗ (кривая 2, левая шкала) для поперечной компоненты УЗ волны в процессе нагрева и охлаждения АЭ.

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Упрощенная схема квантрона и пути распространения регистрируемой поперечной компоненты УЗ сигнала (пунктирная линия). 1 – АЭ, 2 – лампы накачки, 3 – колба охлаждения с водой, 4 – излучатель, 5 – приемник.

Скачать (11KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фотография квантрона. Положение ультразвуковых датчиков показано стрелками. На первом изображении можно видеть внешний термодатчик под силиконовым прижимным кольцом, диаметрально напротив расположен приемный пьезопреобразователь.

Скачать (15KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Типичная осциллограмма УЗ сигнала в АЭ. Цифрами обозначены: 1 – зондирующий импульс, 2 – продольная волна, 3 – рэлеевская волна, 4 – прямая поперечная волна, 5 – дважды отраженная поперечная волна. СИ – строб-импульс.

Скачать (31KB)
Метаданные
8. Рис. 7. (а) – Фаза прошедшей через АЭ УЗ волны, в процессе работы лазерной установки в течение нескольких импульсов накачки. Пики соответствуют моментам импульсов накачки. (б) – Динамика фазы после одного из импульсов.

Скачать (28KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024