Широкоапертурная адаптивная оптикa для сверхмощных импульсных лазеров

Название НИОКТР	Широкоапертурная адаптивная оптикa для сверхмощных импульсных лазеров
Аннотация	Одной из проблем современных сверх мощных импульсных лазерных комплексов является очень низкое качество выходного излучения. Это связано с возникновением аберраций в активных элементах лазеров и их изменением в процессе генерации световых импульсов. Предельные значения мощности генерируемых лазерных импульсов ограничиваются лучевой стойкостью используемых в резонаторах оптических элементов. Для повышения контраста импульса и увеличения интенсивности фокального пятна иногда используют переход на вторую гармонику. Однако в силу нелинейности этого процесса появляются дополнительные нелинейные искажения, которые существенно снижают эффективность фокусировки. Существующие импульсные твердотельные лазерные комплексы, такие как National Ignition Facility (NIF) и LIFE в США, MEGAJOULE (LMG) во Франции, SHENGUAN III в Китае, LFEX в Японии, УФЛ2 в г. Саров и ПЕРЛ в г. Нижний Новгород позволяют генерировать излучение петаваттного уровня мощности c энергией импульсов до 10 кДж и длительностью импульсов около 1 нс. Однако с увеличением мощности накачки лазера возрастает неоднородность усиливающей среды, в первую очередь, вследствие её нагрева. В результате в волновом фронте выходящего пучка появляются значительные по амплитуде крупно- и мелкомасштабные фазовые искажения. Это не позволяет сфокусировать излучение на мишени в пятно, близкое по размеру к дифракционному, и, как следствие, достичь требуемой плотности мощности на объекте для проведения исследований. Для получения интенсивности излучения на мишени порядка 5×10E+25 Вт/см2 необходимо корректировать фазовые искажения выходящего излучения, что возможно только с применением методов и средств адаптивной оптики. Поскольку в волновом фронте излучения импульсного твердотельного лазера присутствуют разные по характеру и амплитуде аберрации, для их компенсации необходимо использовать минимум два широкоапертурных (400х400 мм и более) деформируемых зеркала в составе единой адаптивной системы. По мере увеличения апертуры зеркал появляются проблемы их крепления в оправах, временной и температурной стабильности профиля поверхности, проблемы нанесения многослойного диэлектрического покрытия с лучевой стойкостью не менее 30 Дж/см2, а также проблемы необходимости компенсации собственных аберраций такого зеркала. Кроме того, на этапе коррекции, как показала практика, возникает проблема выбора алгоритма - классический метод наименьших квадратов, минимизирующий невязку, далеко не всегда приводит к требуемому результату в части плоскостности волнового фронта. Возникает вопрос выбора алгоритма и настройки критериев его эффективности, что является отдельной математической задачей. Ввиду протяжённости активной среды импульсных твердотельных лазеров не всегда удаётся обеспечить сопряжение плоскости измеряемых аберраций, адаптивных зеркал, датчика волнового фронта и плоскости фокусирующего элемента (параболического зеркала). Кроме того, нестабильность (неповторяемость) лазерных импульсов приводит к тому, что анализ и коррекция параметров предыдущего импульса может быть и, скорее всего, будет не полной, что тоже необходимо учитывать. Для решения обозначенных выше проблем будет разработано новое широкоапертурное деформируемое зеркало биморфного типа c размерами более чем 600×600 мм с креплением в активной «интеллектуальной» оправе; для решения проблемы «некорректного» сопряжения плоскостей будет модифицирован алгоритм управления адаптивной системой с одним датчиком волнового фронта Шака-Гартмана и двумя адаптивными зеркалами (комбинированным биморфным зеркалом и зеркалом на пьезокерамических толкателях). Достижимость поставленных в проекте целей определяется высоким научным потенциалом и квалификацией ключевых участников коллектива, владеющих передовыми методами разработки деформируемых зеркал, датчиков волнового фронта, алгоритмов управления адаптивными системами и имеющих более чем тридцатилетний опыт создания адаптивных оптических систем коррекции аберраций оптического излучения.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	21000.0
Дата начала	2025-05-29
Дата окончания	2027-12-15
Номер контракта	25-19-00701
Дата контракта	2025-05-29
Количество отчетов	1
УДК	[535:621.373.8:6]2-50
Количество просмотров	4
Руководитель работы	Кудряшов Алексей Валерьевич
Руководитель организации	Турунтаев Сергей Борисович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР ИМЕНИ АКАДЕМИКА М.А. САДОВСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	—
Госпрограмма	Инициативные фундаментальные и поисковые научные исследования, финансируемые фондами поддержки научной и научно-технической и инновационной деятельности
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-05-30 12:29:03 UTC, 2025-05-30 12:29:03 UTC
ОКПД	Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	алгоритмы управления адаптивной системой; датчик волнового фронта; адаптивной зеркало; сверх мощный импульсный лазер
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.33.17 - Методы управления оптическим излучением
OECD	—
OESR	Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—