Формирование узконаправленного излучения мощных лазеров инфракрасного и ультрафиолетового диапазона длин волн

• Автор: Глухих, Игорь Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 209 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТАНОВОК
ГЛАВА 1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И УСИЛЕНИЕ АКТИВНЫХ СРЕД ЭИ-С02 ЛАЗЕРОВ
ГЛАВА 2. РАСХОДИМОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭИ-С02 ЛАЗЕРОВ..
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЯ СПЕКТРОВ ИЗЛУЧЕНИЯ С02 ЛАЗЕРА
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ
ГЛАВА 5. ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРЫ С ДИОДНОЙ НАКАЧКОЙ .
ГЛАВА 6. ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭКСИМЕРНОГО ЛАЗЕРА «ЭКЛАЗ»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Введение
С момента открытия лазеров, проблема формирования узконаправленного лазерного излучения всегда была самостоятельной и актуальной задачей. В большинстве фундаментальных задач взаимодействия мощного лазерного излучения с веществом, проблем лазерного термоядерного синтеза, специальных или технологических применений лазеров требуется либо доставка излучения на значительные расстояния, либо его фокусировка в пятно минимальных размеров. Для этого необходимо обеспечить максимальную яркость лазерного излучения, которая прямо пропорциональна мощности и обратно пропорциональна квадрату расходимости лазерного излучения. Поэтому проблема формирования узконаправленного излучения в лазерах различных типов и назначений является актуальной задачей до настоящего времени. Эта проблема, в частности, остро стоит при разработке мощных С02, твердотельных и эксимерных лазеров.
СО2 лазеры являются наиболее широко распространенными источниками когерентного излучения среднего ИК диапазона. К достоинствам этих лазеров можно отнести простоту их конструкции, высокий коэффициент полезного действия Г|~20% /'/ и возможность однородного возбуждения активной среды (АС) большого объема.

Особое место занимают электроионизационные (ЭИ) С02- лазеры (ЗИЛ) с несамостоятельным разрядом /2/, /3/, /4/, /5/, /б/, объем АС которых может достигать нескольких сот литров, а поперечные размеры лазерного пучка нескольких десятков сантиметров /7/. В ЭИ лазерах ионизация газовой смеси производится пучком быстрых электронов с энергией 150-кЗООкэв, а энергия возбуждения вкладывается в активную среду при оптимальной напряженности электрического поля Е/р=Зъ5кВ/см-атм. При этом для различных газовых смесей С02:М2:Не достигаются достаточно высокие значения коэффициента усиления активной среды на уровне (2-7-4)-10"2см"’ /4/. Энергия излучения таких лазеров может достигать нескольких килоджоулей при длительности импульса генерации в несколько десятков микросекунд, при этом пиковая мощность составляет сотни мегаватт /8/.
ЭИ С02-лазеры находят применение в производственных технологических процессах, научных исследованиях и при решения специальных задач (дальняя связь, передача энергии на расстояние, лазерная коррекция орбит искусственных спутников Земли /9/, /10/). В настоящее время мощные С02 системы находят свое применение при ликвидации пожаров на нефтяных скважинах и аварий на радиационно опасных объектах.
В большинстве практических случаев лазерное излучение должно обладать минимальной расходимостью, по возможности, близкой к

одиночного импульса серии через заданный интервал времени относительно ее начала.
Результаты измерений и их обсуждение.
Временные зависимости К0 полученные в импульсном режиме на смесях
и 1:6:3 при разных qH и характерная зависимость WH(t) приведены на
Рис. 11 и Рис. 12. Из сопоставления зависимостей на Рис. 11 и Рис. 7 можно сделать вывод о том, что использование рн>300Дж/л нецелесообразно для таких смесей из-за уменьшения времени жизни инверсной заселенности лазерных уровней, вызываемого, по-видимому, разогревом среды. Представления об изменении Ко во времени в ИП режиме работы дает Рис. 13, на котором приведены зависимости Ko(t), полученные на смеси 1:1:6 для первого импульса серии и для импульсов, зарегистрированных спустя 1,2 и 5 минут после начала серии при средней мощности накачки:
= qH -f-Уде = 160x30x2 = 9,6x103 Вт/л