Оптическая диагностика нижних мод ионно-звуковой неустойчивости плазмы ионных лазеров

• Автор: Иванов, Вячеслав Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 101 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава I. Ионно-звуковые колебания в низкотемпературной плазме: теоретико-методологическая основа исследования

§1.1. Введение в теорию ионно-звуковых колебаний неограниченной плазмы

§ 1.2. Обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований в ограниченной плазме

§1.3. Проблема идентификации нижних мод колебаний плазмы ионных лазеров

§ 1.4. Выводы

Глава II. Экспериментальная база оптической диагностики низкочастотных колебаний плазмы

§2.1. Установка и параметры плазмы ионного лазера

§ 2.2. Особенности оптической диагностики сильноточного разряда

§2.3. Схема регистрации излучения плазмы
§ 2.4. Выводы
Глава III. Определение дисперсионного соотношения ионно-звуковых колебаний плазмы ионного лазера
§3.1. Применение метода спектрально-корреляционного анализа для исследования дисперсионных характеристик волн и колебаний плазмы
§ 3.2. Измерение корреляционных функций спонтанного излучения плазмы ионного лазера
§3.3. Вычисление дисперсионного соотношения нижней моды колебаний плазмы по корреляционным функциям
§ 3.4. Выводы

Глава IV. Изучение особенностей метода эмиссионной томографии колебаний плазмы в численном моделировании
§4.1. Принципы томографических исследований пространственных распределений колебательных процессов в излучающих средах
§ 4.2. Определение спектра интегральных проекций излучения плазмы
§ 4.3. Восстановление пространственной структуры колебаний плазмы из комплексного и амплитудного спектра проекций
§ 4.4. Выводы
Глава V. Экспериментальное исследование пространственной структуры нижних мод ионно-звуковых колебаний
§5.1. Результаты томографических измерений спонтанного излучения плазмы ионного лазера
§ 5.2. Реконструкция пространственной структуры колебаний плазмы по измеренным проекциям
§5.3. Идентификация полученной пространственной структуры мод
§ 5.4. Выводы
Заключение
Список литературы
Список таблиц и рисунков
Список обозначений
Приложение 1. Расчет двумерной пространственной структуры нижних мод
Приложение 2. Расчет размеров диафрагм и расстояний между
элементами оптической схемы

ВВЕДЕНИЕ
Ионные газовые лазеры в настоящее время являются наиболее мощными источниками непрерывного когерентного излучения в видимой и ультрафиолетовой областях электромагнитного спектра. Благодаря своим уникальным спектральным и энергетическим характеристикам ионные лазеры играют важную роль в научных исследованиях и получили широкое распространение в различных практических областях. В качестве активной среды ионных лазеров непрерывного действия используется положительный столб сильноточного разряда пониженного давления в однокомпонентном газе (Аг, Кг, №, Хе, С1 и др.) в цилиндрических разрядных трубках [1-3]. Наиболее значимым представителем этого класса лазеров является аргоновый лазер с наибольшими КПД и выходной мощностью непрерывной генерации видимого и ультрафиолетового излучения (более 500 Вт на сине-зеленых линиях в лазере МИЛ-2 [2]).
Ранее экспериментально установлено [2-10], что при условиях разряда, характерных для оптимума мощности генерации, в плазме ионных газовых лазеров могут самопроизвольно возбуждаться различные неустойчивости. Для улучшения характеристик работы лазера любые нестабильности разряда необходимо по возможности устранять. Например, раскачка некоторых неустойчивостей может быть подавлена надлежащим устройством разрядной трубки [4, 5]. Однако впервые обнаруженная Дониным [6] неустойчивость разряда, приводящая к разрушению стенок разрядной трубки лазера, не может быть устранена каким-либо известным способом. Развитие этой неустойчивости в разряде сопровождается рядом нежелательных эффектов, принципиально ограничивающих рост выходной мощности и срок службы лазера. Основное внимание в диссертационной работе посвящено исследованию данной неустойчивости плазмы.
Причины возбуждения неустойчивости, развитие которой сопровождается принципиальным ограничением роста выходной мощности и срока службы ионного лазера, к настоящему времени остаются до конца не изученными.

Амплитуда, В А

I—I 0,4 мс
Амплитуда, В А

I—I 0.4 мс

Рис. 6. Осциллограммы усиленного напряжения с выхода ФЭУ в условиях порога ионно-звуковой неустойчивости (а) и в режиме более развитых колебаний (б).