Излучающие среды источников спонтанного излучения и низкопороговых лазеров на основе инертных газов, возбуждаемых жестким ионизатором

• Автор: Феденев, Андрей Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 370 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ П
1.1.0 возможности экспериментального моделирования условий ЛЯН при возбуждении пучками электронов малой плотности и большой длительности
1.2. Генерация на переходах иона Сб+ и
1.3. Лазер высокого давления на ИК переходах атома ксенона
1.4. Обзор работ по пеннинговскому плазменному лазеру на переходах неона
1.5. Широкополосное излучение в инертных газах
1.5.1. Первый и второй континуумы
1.5.2. Третьи континуумы
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ
2.1. Схемы и системы накачки газофазных активных сред
2.1.1.Ускорители электронов с плазменным эмиттером
2.1.2. Ускорители электронов с длительностью тока пучка в наносекундном диапазоне
2.1.3. Установки с электронно-пучковой накачкой и большим активным объемом
2.1.4. Установки для накачки газовых смесей пучком ионов, электронным
пучком с малой энергией и рентгеновским излучением
2.2. Методы определения энерговклада пучка электронов и его распределения
2.3. Методики определения временных, энергетических и спектральных характеристик излучения
2 4. Методика определения коэффициентов усиления и поглощения
3 ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ КАДМИЯ И ЦИНКА
3.1. Результаты экспериментального исследования Не-Сб лазера в видимом диапазоне спектра
3 2. УФ генерация при возбуждении Не-Сб смеси электронным пучком
3 3. Генерация в смеси Не-1п при накачке пучком электронов
3 4. Механизм создания инверсии и моделирование работы Не-Сб лазера с
накачкой жестким ионизатором
3 5. Интерпретация полученных результатов

Выводы к главе 3
4. МНОГОВОЛНОВАЯ ГЕНЕРАЦИЯ НА ПЕРЕХОДАХ КСЕНОНА ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ ПУЧКАМИ ЭЛЕКТРОНОВ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ ОТ НАНО- ДО МИЛЛИ- СЕКУНД
4.1. Процессы формирования инверсии и конкуренция переходов в лазере на атомарном ксеноне
4.1.1. Конкуренция переходов при наносекундной накачке. Схема кинетических реакций в Хе-лазере
4.1.2. Конкуренция переходов при возбуждении миллисекундными пучками
малой плотности
4.1.3. Влияние буферного газа на спектральный состав генерации и конкуренцию переходов
4.2. Влияние добавок С02, N2, Н2 на выходные параметры и спектральный состав генерации Хе-лазера
4.2.1. Накачка пучком наносекундной длительности
4.2.2. Накачка пучком субмиллисекундной длительности
4.2.3. Накачка пучком субмикросекундной длительности
4.2.4.0 вреде и пользе молекулярных добавок
4.3. Влияние температуры газовой смеси на характеристики генерации Хе-лазера
4.4. КПД Хе-лазера при накачке пучком электронов
4.5. Масштабирование лазера на переходах атома ксенона
4.5.1. Эксперименты на установке с активным объемом 600 л
4.5.2. Полная оптимизация мощного широкоапертурного лазера на атомарных переходах ксенона
Выводы к главе 4
5. ПЕННИНГОВСКИЙ ПЛАЗМЕННЫЙ ЛАЗЕР НА ПЕРЕХОДАХ АТОМА NE ПРИ МАЛ ЫХ МОЩНОСТЯХ И ЭНЕРГИЯХ ВОЗБУЖДЕНИЯ
5.1. Генерация на переходах атома Ne в послесвечении наносекундного пучка электронов
5.2. Генерация на Х=585.3 нм неона в припороговых условиях по мощности возбуждения
5 3.0 механизме формирования инверсии на переходах Ne при накачке объемным ионизатором

5.4.0 максимальном КПД пеннинговского плазменного лазера на переходах атома неона
5.5. Увеличение коэффициента усиления и снижение порога генерации на Х=585.3 нм неона в четырехкомпонентной смеси
Выводы к главе 5
6. ШИРОКОПОЛОСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ В ИНЕРТНЫХ ГАЗАХ
6.1. Молекулярно-ионные континуумы в инертных газах
6.1.1. Влияние примесей инертных газов на излучение третьих континуумов. 207 6 1 2. Исследование зависимостей интенсивности третьих континуумов инертных газов от давления
6.1.3. Третий континуум в аргоне и криптоне при накачке пучком электронов
и разрядом, инициируемым пучком электронов
6.1.4. Эффективность широкополосного УФ излучения в Хе и Кг при накачке наносекундным пучком электронов
6.1.5. Динамика широкополосного излучения в аргоне при накачке пучком электронов и ионов наносекундной длительности
6.1.6. Сравнение молекулярно-ионных континуумов в инертных газах при накачке рентгеновским излучением, ионным и электронным пучками
6.2. Широкополосное излучение в Ne при возбуждении пучком электронов и разрядом
6.3. ВУФ континуумы легких инертных газов при накачке пучком электронов 287 Выводы к главе 6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ: ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРОВ И ИСТОЧНИКОВ СПОНТАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, РАЗРАБОТАННЫХ В ПРОЦЕССЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ 300 П.1. Корреляция адгезии с процессом абляции тонких пленок импульсным лазерным излучением
П.2. Формирование микроскопических цветных оксидных точек на поверхности Ti при воздействии лазерного излучения
П.З. Исследование воздействия ИК лазеров на поверхность стали
П.4. Использование источников широкополосного излучения на основе плазмы инертных газов для определения поглощения в дальнем ВУФ диапазоне
ЛИТЕРАТУРА

равен 0.03 см"1. В работе [243] был обнаружен "резонаторный эффект", который состоял в том, что при установке в резонатор второго зеркала интенсивность излучения на 220 нм увеличивалась приблизительно в 10 раз, а на 240 нм более чем в 10 раз по сравнению со случаем, когда было установлено только одно зеркало. Эксперименты проводились при давлении 3 атм. Напомним, тем не менее, что с 1994 г. [242] воспроизвести генерацию никому не удалось.
Возможность генерации на третьем континууме в аргоне была рассмотрена теоретически в [239] применительно к накачке жестким ионизатором (пучком электронов). Проведено вычисление коэффициентов усиления в условиях, где генерация наиболее вероятна, а именно, в диапазоне давлений р=1 - 30 атм и удельных мощностей накачек w=10'3 - 10 МВт/(см3 атм). Ниже давления р=1 атм интенсивность излучения третьих континуумов слаба [219]. В расчетах длительность импульса накачки составляла 100 не на полувысоте, являющейся характерной для возбуждения эксиплексных и эксимерных лазеров [4, 184, 185, 245]. При удельной мощности накачки w = 10 Мвт/(см3 атм) расчетная газовая температура к концу импульса накачки составляет величину Т-0.2 эВ. При дальнейшем увеличении удельной мощности накачки газовая температура будет еще больше и молекулярные нейтральные и ионные состояния начнут разрушаться ударами тяжелых частиц (атомов аргона). Это только ухудшит возможность генерации. Не видно причин, по которым условия генерации для w > 10 МВт/(см3 атм) улучшаться по сравнению с условиями w < 10 МВт/(см3 атм), в силу чего w = 10 МВт/(см3 атм) была предельной удельной мощностью накачки при теоретическом рассмотрении.
Проведенное рассмотрение показало, что генерация на третьем континууме в аргоне маловероятна. Излучение третьих континуумов попадает в диапазон длин волн, где поглощение нейтральными атомарными и молекулярными возбужденными состояниями, а также молекулярными ионами очень сильно. С другой стороны, как отмечается авторами [239], в силу большой ширины полосы излучения третьих континуумов, сечение вынужденного излучения оказывается невысоким. Это приводит к тому, что каждый из следующих перечисленных реагентов - Ar**, Агг*, hx", Агг+ способен по отдельности исключить возможность генерации.
Двухзарядные ионы дают незначительный вклад в излучение третьих континуумов при давлениях выше 1 атм, тем не менее в той же работе [239] была проведена проверка возможности генерации и при этом гипотетическом условии, т.е. при условии, что третьи континуумы излучаются двухзарядными ионами. Результат также оказался отрицательным.