Широкоапертурный ТЕ-СО2-лазерный усилитель высокого давления

• Автор: Дюблов, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор лггсратурь

1.1. Методы формирования объемного разряда

при высоком давлении

1.2. Методы предыонизации

1.3. Анализ конструкций разрядных камер и высоковольтных источников накачки.

Выводы

Постановка задач исследования

Глава 2. Численное моделирование процесса усиления при прохождении лазерного импульса через активную зону разряда импульсного ТЕСОглазерного усилителя

2. 1. Выбор теоретической модели

2 .2. Анализ усиления коротких импульсов
Выводы
Глава 3. Поиск и оптимизация конструктивных вариантов
широкоапертурного импульсного ТЕСлазерного усилителя
3.1. Анализ конструктивных вариантов и обоснование конструкции усилителя
3.2. Оптимизация контура основного разряда
3.3. Моделирование процессов рентгеновской предыонизации
Выводы
Глава 4. Исследование широкоапертурного импульсного ТЕСОглазерного усилителя высокого давления
4.1. Описание шнрокоапертурного импульсного ТЕСОглазерного усилителя высокого давления
4.2. Исследование рентгеновской прсдыонизации
4.3. Исследование условий формирования разряда
4.4. Исследование коэффициента усиления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Повышение давления приводит к сокращению времени формирования локализации разряда тл. Для формирования однородного разряда длительность стадии основного ввода энергии должна быть меньше тл. Радикальным методом борьбы с кошграгированисм разряда в лазерах с самостоятельным разрядом является ограничение времени энерговклада. Необходимость повышения рабочего напряжения так же накладывает дополнительные требования к обеспечению электрической прочности изоляционных промежутков и элементов разрядной камеры. Цслыо настоящей работы является исследование условий для получения объемного самостоятельного разряда и оптимизация элементов широкоапертурпого ТЕ-С-лазерного усилителя с рабочим объемом x1 Ох 0см при давлении рабочей смеси до Юатм. Создание эффективного предыонизатора. Создание и исследование нового широкоапертурного ТЕ-С-лазерного усилителя высокого давления. Впервые разработан и создан образец широкоапертурного (0x0мм) ТЕ-СОг-лазсрного усилителя высокого давления (до атм) с рентгеновской предыонизацией. Проведен сравнительный анализ результатов численного моделирования и результатов экспериментальных исследований эффективности рентгеновской предыонизации разрядного объема широкоапертурного ТЕ-С-лазерного усилителя высокого давления. Продемонстрирована возможность получения начальной концентрации электронов ~9-см’3 в разрядном промежутке большой апертуры при высоком давлении рабочей газовой смеси с использованием рентгеновской предыонизации. Экспериментально исследован коэффициент усиления слабого сигнала в широкоапертурном ТЕ-С-лазерном усилителе высокого давления с рентгеновской предыонизацией в зависимости от давления и состава рабочей газовой смеси. Практическая значимость. Работа по созданию и исследованию широкоапертурного ТЕ-С-лазсрного усилителя высокого давления проводилась в рамках «Программы по реализации альтернативных методов ускорения заряженных частиц» для ООО «НИФ ОПТОЭЛ». Акт о внедрении результатов диссертационной работы прилагается. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы при разработке широкоапертурных ТЕ-СО2 и эксимерных лазерных усилителен высокого давления с рентгеновской предыонизацией. ТЕ-С-лазсрного усилителя высокого (? ТЕ-С-лазерного усилителя высокого (? Юатм. ООО"Научно-инновационная Scientific&lnnovation company фирма "Оптоэл" Optoel Ltd. Санкт-Петербург, Россия, ул. Саблинская, , Sablinskaya Str. St. Petersburg, , Russia tel. Дюблова A. Разработанный о рамках диссертации Дюблова A. A. лазерный усилитель с апертурой xx1 ООсмЗ и давлением рабочей газовой смеси до Юатм установлен и сдан в эксплуатацию в Брукхэвенской национальной лаборатории, США. Упомянутый усилитель используется в международных программах по исследованию взаимодействия электроноз с электромагнитным излучением оптического диапазона. Глава 1. ТЕ-С-лазерныс системы являются объектом рассмотрения значительного числа публикаций отечественных и зарубежных исследователей. ТЕ (от первых букв слов transversely excited) -лазерами (лазерными усилителями) принято называть лазеры (лазерные усилители) с поперечным возбуждением, работающие при давлении газовой р смеси до нескольких атмосфер. Так как пиковая мощность возрастает пропорционально квадрату давления, увеличение давления до Юатм позволяет подойти к тераваттному уровню пиковой мощности при длительности импульса —1-Зпс[ ]. При создании лазерного широкоапертурного усилителя исследователям приходится принимать во внимание ряд особенностей, возникающих при переходе к высоким давлениям: повышенные требования к однородности поля в разрядном промежутке, проблема обеспечения равномерной предыонизацнн, сокращение времени формирования локализации разряда и, при подходе к пикосекундно-тсраватпюму диапазону, лучевая прочность входных-выходных оптических элементов. Задача формирования устойчивого однородного объемного разряда (OOP) является основной при создании ТЕ-С-лазеров (лазерных усилителей). Появление даже небольших неоднородностей приводит к снижению энергетических характеристик и увеличению угловой расходимости излучения лазера.