Мониторинг внутренней температуры активных элементов мощных лазеров методом ультразвуковой локации

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Д. Мансфельд

ИПФ РАН

Author for correspondence.
Email: mansfeld@ipfran.ru
Russian Federation, ул. Ульянова 46, Нижний Новгород, 603950

Р. В. Беляев

ИПФ РАН

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

Г. П. Волков

ИПФ РАН

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

А. А. Кузьмин

ИПФ РАН

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

А. Г. Санин

ИПФ РАН

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

А. А. Шайкин

ИПФ РАН

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

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Block diagram of an ultrasonic locator. PD – phase detector, SVH – sample-storage device, ADC – analog-to-digital converter, SI – gate pulse. 1 – radio pulse, 2 – video pulse, 3 – SI.

Download (32KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. (a) – Received and amplified radio pulse, (b) – video pulse from the output of the phase detector, (c) – strobe pulse.

Download (23KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Changes in temperature on the AE surface (curve 1, right scale) and ultrasonic phase (curve 2, left scale) for the transverse component of the ultrasonic wave during heating and cooling of the AE.

Download (13KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Simplified diagram of the quantron and the propagation path of the recorded transverse component of the ultrasonic signal (dashed line). 1 – AE, 2 – pumping lamps, 3 – cooling flask with water, 4 – emitter, 5 – receiver.

Download (11KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Photo of the quantron. The position of the ultrasonic sensors is shown by arrows. In the first image you can see an external thermal sensor under the silicone clamping ring, with a receiving piezoelectric transducer located diametrically opposite.

Download (15KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Typical oscillogram of an ultrasonic signal in an AE. The numbers indicate: 1 – probing pulse, 2 – longitudinal wave, 3 – Rayleigh wave, 4 – direct transverse wave, 5 – doubly reflected transverse wave. SI – strobe pulse.

Download (31KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. (a) – Phase of the ultrasonic wave transmitted through the AE during operation of the laser installation for several pump pulses. The peaks correspond to the moments of the pump pulses. (b) – Phase dynamics after one of the pulses.

Download (28KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences