Энергетические, спектральные и временные характеристики импульсных СО-лазеров

• Автор: Изюмов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 c. : ил

Глава I. ИМПУЛЬСНЫЙ СО-ЛАЗЕР С КРИОГЕННЫМ ОХЛАВДШИБМ
§1.1. Экспериментальная установка
§ 1.2. Энергетические, спектральные и временные характеристики импульсного СО-лазера с неселективным резонатором
§ 1.3. Энергетические, спектральные и временные характеристики импульсного СО-лазера с
селективным резонатором
§ 1.4. Влияние акустических возмущений на генерацию импульсного СО-лазера низкого давления
Глава 2. СО-ЛАЗЕР НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С МОДУЛИРОВАННОЙ
ДОБРОТНОСТЬЮ
§ 2.1. Экспериментальная установка
§ 2.2. СО-лазер с модулированной добротностью
при криогенном охлаждении
§ 2.3. Отпаянный СО-лазер с модулированной
добротностью резонатора при комнатной температуре
Глава 3. ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТР0И0НИЗАЦИ0ННЫЙ СО-ЛАЗЕР С
МОЩОЙ ЭЛЕКТРОИОНИЗАЦИОННОЙ НАКАЧКОЙ
§ 3.1. Экспериментальная установка
§ 3.2. Электроионизационный СО-лазер с неселективным резонатором

§ 3,3. Селективный режим генерации в импульсном
электроионизационном СО-лазере
§ 3.4. Измерение коэффициента усиления импульсного неохлаждаемого электроионизацион-ного СО-лазера
Глава 4. ПРИМЕНЕНИЕ ИМПУЛЬСНОГО СО-ЛАЗЕРА ДИН РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА
§ 4.1. Экспериментальная установка и методика обработки результатов экспериментов
§ 4.2. Измерение коэффициентов поглощения природного С ОС0г и обогащенного 15С,6ОСЙг фосгена и С^СОСС в области спектра излучения СО-лазера
§ 4.3. Исследование селективной диссоциации в
поле излучения импульсного СО-лазера
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Особое место среди электроразрядных газовых лазеров занимают лазеры на окиси углерода, что определяется их энергетическими и спектральными свойствами. Мощности непрерывной генерации 1-20 кВт / 1-3 / и квазинепрерывной ~ 50 кВт / 4 /, энергии I кДк, достигнутые в импульсных лазерах / 5 /, наибольший из всех достигнутых в газовых лазерах КПД 50$ / 6 /, и уникальный спектральный состав излучения от 2,7 до 3,1 мкм и от 4,7 до 8 мкм / 7-9 /, в котором наблюдается более 300 колебательно-вращательных переходов, позволяют реально рассматривать возможность использования таких лазеров как для прикладных целей, например, в лазерной технологии / 10 /, локации, связи, лазерной химии, разделении изотопов / II /, так и для научных - в спектроскопии / 12 /, исследовании кинетических процессов колебательной релаксации / 13 / и т.д. При этом для большого числа применений требуются лазерные импульсы длительностью от 100 не до 10 мкс. Создание такого класса лазеров представляется важной задачей. Кроме того, исследование импульсной генерации в СО-лазерах имеет самостоятельную научную ценность,так как несет дополнительную информацию о кинетике формирования инверсии и динамике развития излучения в резонаторах этих лазеров.
С этой точки зрения актуальны экспериментальные исследования энергетических, спектральных и временных характеристик электрораз-рццных СО-лазеров в различных режимах импульсной генерации в широком диапазоне длительностей. При этом под термином различные режимы импульсной генерации следует понимать разнообразные способы создания импульсов излучения - это либо импульсная накачка электрическим разрядом, либо модуляция добротности резонатора.
Генерация в лазере на окиси углерода была впервые продемон-

§ 2.2. С0-лазер с модулированной добротностью при криогенном охлаждении
2.2.1. Особенности формирования колебательной структуры излучения
Характерной особенностью генерации СО-лазера с модулированной добротностью является большое число колебательных переходов, вовлекаемых в излучение. Это объясняется тем, что к моменту включения резонатора в результате передачи колебательных квантов на верхние уровни и быстрой V-т -релаксации с этих уровней устанавливается квазистационарная функция распределения молекул СО по колебательным уровням, характеризующаяся протяженным плато,в области которого и происходит превшение коэффициента усиления над пороговым значением. Для иллюстрации на рис.2.2 приведена функция распределения молекул СО по колебательным состояниям, рассчитанная Кочетовым и Курносовым для условий, близких к реализуемым в лазере низкого давления / 64 / (C0:He=X:I00, Р=7 Topp, Т=78°К, мощность

накачки w =0,5 Вт/см ). Время, в течение которого образуется "плато", зависит от мощности накачки и скорости V-V -обмена, а его положение и наклон в момент включения добротности резонатора определяют начальные коэффициенты усиления. Поэтому, если период включения добротности резонатора изменять в пределах характерного времени установления квазистационарного распределения молекул по колебательным уровням под воздействием постоянной накачки, это найдет отражение в изменении спектральных и энергетических свойств излучения. Такая особенность СО-лазера проявляется в экспериментах. Так, при увеличении частоты вращения зеркала от 35 Гц до 70 Гц при параметрах активной среды: =7,9 Topp,
=0,015 Topp и р =0,21 Topp, мощности накачки 0,3 Вт/см3 и