Мощные импульсные лазеры и лазерные системы высокого давления ИК-диапазона

• Автор: Орловский, Виктор Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 251 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Создание активной среды в импульсных лазерах высокого

давления

§1.1. Анализ режима ввода энергии в газ

§1.2.Экспериментальная аппаратура и методика измерения

§ 1.3.Возбуждение газовой среды С02-лазеров высокого давления

Г ЛАВА 2. Энергетические характеристики импульсных ССЬ-

лазеров высокого давления в режиме свободной генерации

§2.1. Выбор состава газовой смеси при создании активной

среды несамостоятельным разрядом различной длительности

§ 2.2. Предельные энергии С02-лазера высокого давления
при формировании когерентного излучения короткой длительности
§ 2.3. Формирование многочастотных импульсов когерентного
излучения короткой длительности
ГЛАВА 3. Энергетические и спектральные характеристики излучения
С02- лазера и усилителя высокого давления в режиме селекции частоты
§3.1. Расчет характеристик перестраиваемых по частоте С
лазеров высокого давления
§ 3.2. Энергетические и спектральные характеристики излучения
С02-лазерных систем высокого давления
§ 3.3. Усиление в С02-лазерных системах высокого давления
ГЛАВА 4. Малогабаритные электроионизационные С02-лазеры
с автономной газовой средой
§4.1. Возбуждение малогабаритных электроионизационных С
лазеров высокого давления
§4.2. Контракция объемного разряда при работе импульсного С
лазера с автономной газовой средой
§4.3. Особенности работы импульсных электроионизационных
лазеров с автономной газовой средой
ГЛАВА 5. Мини С02-лазеры в гибридных системах.
§5.1 Мшш-СОглазеры с разрядом инициируемым УФ излучением
§5.2. Генерация наносекундных импульсов в малогабаритных
С02-лазерах с отпаянным источником электронов
§5.3.Гибридный С02-лазер и его использование в атодинном лидаре..
ГЛАВА 6. Мощные НГ лазеры с накачкой неценной химической
реакцией
§6.1 Аппаратура и методики исследования НГ лазера с накачкой
неценной химической реакцией, инициируемой потоком электронов
§6.2.Амплитудно временные и спектральные характеристики НГ-
лазеров при инициировании химических реакций потоком электронов
§6.3 Эффективность лазера на смеси 51ч,-Н2 при
инициировании химических реакций потоком электронов
§6.4.Работа НГ-лазера в автономном режиме
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
С появлением лазеров на двух и многоатомных молекулах удалось существенно увеличить эффективность газовых лазеров ИК диапазона. Особое место здесь принадлежит С02, 11Р (ЭЕ) лазерам и усилителям. Темпы их развития весьма значительны: после первых сообщений о получении генерации на молекулах С02 и НЯ [ 206,234] средняя мощность выросла в 108, а энергия в импульсе в 106 раз.
Увеличение мощности и энергии излучения импульсных С02 , НЕ (ОЕ) лазеров и лазерных систем на их основе, а также расширение областей их применения осуществлялось во многом благодаря увеличению рабочего давления используемых газовых смесей. К настоящему моменту наибольшие успехи достигнуты при возбуждении активной среды для С02 лазеров в процессе разряда инициируемого и (или) контролируемого потоком электронов, а также самостоятельного разряда при предварительной ионизации рабочей смеси. Использование внешнего источника ионизации, и в первую очередь потока электронов, позволило существенно увеличить давление газовой смеси. Взаимное перекрытие вращательных линий молекулы С02 при высоком давлении позволяет осуществлять плавную перестройку частоты С02 - лазера в области 9-11 мкм, получать и эффективно усиливать импульсы когерентного излучения короткой длительности. Е1олучена высокая эффективность импульсной генерации на фтороводородных смесях высокого давления с использованием для инициирования химической реакции потока электронов, а также разряда инициированного потоком электронов и УФ предионизацией в частотном диапазоне 2-4 мкм.
С развитием методов возбуждения объемных разрядов, получения электронных пучков и исследования химико-физических процессов в активных средах получили развитие квантовые генераторы, в которых отсутствует обновление рабочей смеси в газовой кювете. Этот подход позволяет существенно упростить их эксплуатацию.

¥ = Ч[и0- (Ч/2С)] (1.2.3)
Значение начального напряжения и0 определялось в случае зарядки конденсаторной батареи от постоянного источника киловольтметром С-ЮО, а в случае импульсного питания по осциллограмме напряжения, снятой с помощью омического делителя, включенного параллельно конденсаторной батарее.
Плотность гока пучка измерялась с помощью графитовой пластины со взрыхленной поверхностью. Заряд, оседавший на пластине, через сопротивление стекал на землю. Этот процесс фиксировался на осциллографе и по осциллограмме определялся суммарный ток и время существования пучка электронов. Для исключения утечки заряда через плазму графитовая пластинка размещалась в вакууме.
Энергетический спектр измеряли по прохождению потока электронов через сжатые газы (метод фольг [47]). Распределение электронов по энергиям можно представить как
йХ/Л=(йШх)(йх/йТ)
Величина ЙЫ/ йх отражает изменение числа электронов , прошедших слой газа толщиной X. , в зависимости от толщины слоя н определялась экспериментально. При этом в газовой кювете анод заменялся на графитовую пластину, на которой и фиксировался поток электронов после прохождения в разовой смеси отрезка длинной 0,03м. Отсчет брался для различных давлений до тех пор , пока фиксировался заряд, внесенный на графитовую пластину. Сигнал утечки заряда с пластины графита через сопротивление шунта фиксировался на осциллографе. Сопротивление шунта при этом выбиралось таким, чтобы полностью исключить утечку заряда по газу, ионизированному электронным пучком. Величина изменения глубины проникновения электронов в зависимости от их начальной энергии йх/йТ определялась из таблиц [87] , приведенных в монографии [88].
§ 1.3. Возбуждение газовой среды СОг-лазеров высокого давлении