Том 31, номер 03, статья № 6

Аннотация:

Проведен анализ электрофизических процессов в разрядном контуре импульсных лазеров на парах металлов. Наибольшее внимание уделено начальному периоду развития разряда и условиям формирования инверсии. Показано, что ограничение частотно-энергетических характеристик (ЧЭХ) генерации обусловлено процессом заселения метастабильных уровней атомов металла на фронте импульса возбуждения и перераспределением скоростей заселения лазерных уровней в пользу метастабильных с ростом предымпульсной концентрации электронов. Какой из процессов играет определяющую роль в ограничении ЧЭХ генерации, зависит от электрофизического процесса в разрядном контуре лазера, на развитие которого существенно влияет расположение электродов в газоразрядной трубке (ГРТ). Расположение электродов в ГРТ определяет также условия формирования инверсии и выбор оптимальных параметров накачки. Обсуждаются технические решения, при которых эффективность накачки лазера на парах меди может составлять ~ 10%.

Ключевые слова:

лазеры на самоограниченных переходах, лазеры на парах металлов, импульсно-периодический газовый разряд

Список литературы:

1. Елецкий А.В., Земцов Ю.К., Родин А.B., Старостин А.И. Оптимальные характеристики лазера на парах металлов высокого давления // Докл. АН СССР. 1975. Т. 220, № 2. С. 318–321.
2. Пиотровский Ю.А., Реутова Н.М., Толмачев Ю.А. О роли ступенчатой ионизации в процессах формирования инверсной заселенности в лазерах на самоограниченных переходах // Оптика и спектроскопия. 1984. Т. 7, вып. 1. С. 99–104.
3. Юдин Н.А., Климкин В.М., Прокопьев В.Е. Оптогальванический эффект в лазере на самоограниченных переходах атома меди // Квант. электрон. 1999. Т. 28, № 3. С. 273–276.
4. Исаев А.А., Михкельсоо В.Т., Петраш Г.Г., Пеэт В.Э., Пономарев И.В., Трещалов А.Б. Кинетика возбуждения рабочих уровней лазера на парах меди в режиме сдвоенных импульсов // Квант. электрон. 1988. Т. 15, № 12. С. 2510–2513.
5. Бохан П.А., Герасимов В.А., Соломонов В.И., Щеглов В.Б. О механизме генерации лазера на парах меди // Квант. электрон. 1978. Т. 5, № 10. С. 2162–2173.
6. Юдин Н.А., Третьякова М.Р., Юдин Н.Н. Релаксация метастабильных состояний в лазерах на самоограниченных переходах // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 3. С. 254–259.
7. Юдин Н.А., Суханов В.Б., Губарев Ф.А., Евтушенко Г.С. О природе фантомных токов в активной среде лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов // Квант. электрон. 2008. Т. 38, № 1. С. 23–29.
8. Юдин Н.А., Юдин Н.Н. О механизме ограничения частотно-энергетических характеристик лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов // Изв. вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 12. С. 105–112.
9. Юдин Н.А., Юдин Н.Н. Эффективность накачки активной среды лазеров на парах металлов: газоразрядные трубки с электродами в горячей зоне разрядного канала // Изв. вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 6. С. 49–56.
10. Батенин В.М., Бучанов В.В., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов. М.: Науч. книга, 1998. 544 с.
11. Бохан П.А., Герасимов В.А. Оптимизация условий возбуждения в лазерах на парах меди // Квант. электрон. 1979. Т. 6, № 3. С. 451–455.
12. Бохан П.А., Закревский Д.Э., Лаврухин М.А. Исследование газоразрядного лазера на самоограниченном переходе таллия // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 10. С. 911–916.
13. Юдин Н.А. Нестабильность срабатывания тиратронов в источниках питания лазеров на парах металлов // Приборы и техн. эксперим. 2015. № 1. С. 57–62.
14. Энциклопедия низкотемпературной плазмы Вводный том. Кн. 4 / под ред. В.Е. Фортова. М.: Наука, 2000. С. 446–459.
15. Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г. Эффективный импульсный лазер на парах меди с высокой средней мощностью генерации // Письма в ЖЭТФ. 1972. Т. 16, вып. 1. С. 40–42.
16. Litlle C.E. Metal Vapour Lasers. Physics, Engineering and Application. New York: John Wiley & Sons, 1999. 62 p.
17. Земсков К.И., Исаев А.А., Петраш Г.Г. Развитие разряда в импульсных лазерах на парах металлов // Квант. электрон. 1999. Т. 27, № 2. С. 183–188.
18. Солдатов А.Н., Федоров В.Ф., Юдин Н.А. Эффективность лазера на парах меди с частичным разрядом накопительной емкости // Квант. электрон. 1994. Т. 21, №8. С. 733–734.
19. Солдатов А.Н., Суханов В.Б., Федоров В.Ф., Юдин Н.А. Исследование лазера на парах меди с повышенным КПД // Оптика атмосф. и океана. 1995. Т. 8, № 11. С. 1626–1636.
20. Hogan G.P., Webb C.E. Pre-ionization and discharge breakdown in the copper vapour laser: The phantom current // Opt. Commun. 1995. V. 117. P. 570–579.
21. Бохан П.А., Закревский Дм.Э., Лаврухин М.А., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Возбуждение и релаксация метастабильных состояний атомов в активной среде импульсно-периодического лазера на парах меди // Квант. электрон. 2016. Т. 46, № 2. С. 100–105.
22. Carman R.J., Brown D.J.W., Piper J.A. A self-consistent model for the discharge kinetics in a high-repetition-rate copper-vapor laser // IEEE J. Quantum Electron. 1994. V. 30, N 8. P. 1876–1895.
23. Бохан П.А., Закревский Д.Э. Влияние согласования генератора накачки с лазерной трубкой и условий накачки на релаксацию метастабильных состояний и частотно-энергетические характеристики лазера на парах меди // Квант. электрон. 2002. Т. 32, № 7. С. 602–608.
24. Бохан П.А., Гугин П.П., Закревский Д.Э., Лаврухин М.А., Казарян М.А., Лябин Н.А. Влияние уменьшения длительности фронта импульса напряжения на частоту следования импульсов генерации лазера на парах меди // Квант. электрон. 2013. Т. 43, № 8. С. 715–719.