Петров В.А.   Купцов Г.В.   Петров В.В.   Лаптев А.В.   Строганова Е.В.   Коновалова А.О.  

Моделирование тепловых полей в активных элементах с объемным неоднородным распределением концентрации примесных ионов

Reporter: Петров В.А.

Лазерные системы с одновременно высокими средней и пиковой мощностями находят все более широкое применение. Это определяет актуальность дальнейшей разработки таких лазерных систем. В Институте лазерной физики СО РАН разрабатывается лазерная система субджоульного уровня с мощной диодной накачкой, работающая с частотой повторения импульсов 1 кГц [1]. В качестве активных элементов системы используются среды, активированные ионами Yb3+.
В канале накачки лазерной системы разработан криогенный мультидисковый усилитель для достижения уровня энергии импульсов 300 мДж. Усилитель состоит из 8 композитных активных элементов на основе YAG-Yb:YAG, закрепленных в кристаллодержателях криостатов с безжидкостным замкнутым циклом охлаждения. Минимальная температура активного элемента составляет 40 К (без накачки), 110 К – температура охлаждаемой грани (полная мощность накачки). Под воздействием диодной накачки с общей средней мощностью 800 Вт в композитных кристаллических элементах возникает тепловое поле, влияющее на эффективность усиления и фазовые искажения импульса [2,3].
Для повышения уровня энергии импульсов и оптимизации параметров усилителя рассмотрен подход, связанный с использованием активных сред с объемным неоднородным распределением концентрации примесных ионов. Исследование теплового поля проводилось на основе численного моделирования трехмерного нестационарного уравнения теплопроводности совместно с балансными уравнениями. Проанализированы распределения температурных полей и коэффициентов усиления в активных элементах на базе Yb:YAG кристаллов при криогенных температурах и мощной диодной накачке. Полученные результаты будут использованы при разработке фемтосекундной диодно-накачиваемой лазерной системы субджоульного уровня с частотой повторения импульсов до 1 кГц.
Работа поддержана программой Президиума РАН ''Экстремальные световые поля и их взаимодействие с веществом'' (концентрация ионов Yb№АААА-А18-118040290036-4), частично проектами РФФИ и Новосибирской области 19-42-543007, 20-02-00529-а, Минобрнауки №АААА-А17-117030310296-7.
1. V.V. Petrov, G.V. Kuptsov, V.A. Petrov, A.V. Laptev, A.V. Kirpichnikov, E.V. Pestryakov // Quantum. Electron., 48, №4, 358-362 (2018)
2. В.В. Петров, Г.В. Купцов, А.И. Ноздрина, В.А. Петров, А.В. Лаптев, А.В. Кирпичников, Е.В. Пестряков // Квантовая электроника, 49, (2019)
3. G.V. Kuptsov, V.A. Petrov, V.V. Petrov, A.V. Laptev, A.V. Kirpichnikov, E.V. Pestryakov // Proc. SPIE, 11322, 113220V (2019).


To reports list