я. Ступінчаста іонізація якісно змінює характер розряду. Залежність швидкості ступінчастою іонізації від концентрації електронів, приблизно квадратична. Тому в локальних областях з підвищеною концентрацією електронів сильно збільшується швидкість ступінчастою іонізації. Це є основною причиною розвитку просторової неоднорідності в плазмі. Зниження швидкості прилипання через руйнування молекул HCl підсилює нестійкість плазми.
Початкова концентрація (Мал. 20) молекул HCl становила 1,26 • 10 17 см - 3. У плазмі відбувається зростання концентрації молекул HCl (v) в станах коливального збудження. Відповідно, відбувається збільшення швидкості прилипання електронів до молекул HCl (v). У плазмі створюється ситуація, при якій із зростанням концентрації електронів відбувається збільшення швидкостей, як ступінчастою іонізації, так і диссоциативногоприлипання. Взаємодія цих процесів визначає характеристики плазми, які дуже сильно залежать від початкової концентрації HCl. За час першого напівперіоду коливання розрядного струму сумарна концентрація HCl знизилася до 0,8 • 10 17 см - 3, витрата молекул HCl склав 0,46 • 10 17 см - 3. При більш повному використанні молекул HCl, що може бути досягнуто збільшенням тривалості імпульсу накачування, енергія випромінювання буде збільшуватися. При цьому може бути погіршення однорідності розряду. На цьому ж малюнку показана тимчасова залежність концентрації фотонів лазерного випромінювання, максимальна концентрація яких склала ~ 4 • 10 14 см - 3.
На Рис. 21 показані швидкості процесів: створення молекул XeCl **, гасіння ексимерних молекул електронами і важкими частинками, а також швидкості індукованого і спонтанного випромінювань. Представлені залежності переконливо показують, що сильне гасіння ексимерних молекул, насамперед електронами, ускладнює розвиток генерації та знижує ефективність лазера. У момент часу 170 нс, відповідний початку розвитку генерації, швидкість створення молекул XeCl ** дорівнює 6 • 10 23 см - 3 с - 1. У цей же момент часу швидкості гасіння електронами, рештою частками і швидкість спонтанного випромінювання, відповідно, рівні: 3,5 • 10 23 см - 3 с - 1, 1,0 • 10 23 см - 3 с - 1 і 0,5 · 10 23 см - 3 с - 1. Більше 80% від створених ексимерних молекул гинуть в реакціях гасіння. Настільки сильне гасіння уповільнює зростання концентрації молекул XeCl (B 0), відповідно, збільшується час запізнювання генерації відносно початку накачування. В області максимальної генерації ситуація поліпшується, швидкість створення молекул XeCl ** становить 7,5 • 10 23 см - 3 с - 1, а швидкість створення квантів лазерного випромінювання збільшується до 5 · 10 23 см - 3 с - 1. До цього моменту часу швидкість гасіння електронами знижується до 2 ? 10 23 см - 3 с - 1. При максимальній потужності лазерного потоку в резонаторі гасіння ексимерних молекул електронами залишається дуже великим і це знижує ефективність лазера.
Рис. 22 - Тимчасові залежності коефіцієнтів посилення і поглинання фотонів лазерного випромінювання.
На Рис. 22 показані часові залежності коефіцієнтів підсилення і поглинання. Максимальний коефіцієнт посилення дорівнює 0,15 см - 1. При максимальній потужності випромінювання коефіцієнт посилення знижується до 0,03 см - 1. В цей же час коефіцієнт поглинання дорівнює 0,0225 см - 1. Ці залежності показують, що є можливість перейти до більш насиченому режиму посилення. Ефективність лазера можна значно підвищити, якщо працювати в режимі підсилювача при сильному насиченні коефіцієнта посилення.
6. Дослідження формування якісного випромінювання
Експериментальне дослідження кутовий спрямованості проводилося для плоско паралельного резонатора, плоскопараллельного резонатора з просторовими фільтрами.
Рис.23 - плоскопараллельний резонатор
6.1 Расходимость вихідного випромінювання сформованого в плоско-паралельному резонаторі
При використанні в XeCl лазері плоскопараллельного резонатора на виході формується прямокутний в поперечному перерізі пучок, відповідний розмірами активної області 23? 5 мм. При фокусуванні такого пучка в фокальній площині утворюється пляма у вигляді сильно витягнутого еліпса. При цьому осі еліпса відповідали площинах розрядного проміжку. Тому вимірювання кутовий спрямованості випромінювання такого резонатора проходило за двома напрямками: поперек розряду, і в напрямку протікання струму розряду.
Експериментально виміряне кутовий розподіл енергії вихідного пучка в напрямку поперек і в напрямку розряду показано на Рис 24. З кривої 1 (Рис.24) видно що, у випромінюванні присутній слабо розходиться керн в якому зосереджено 90% енергії і має расходимость в 7 разів перевищує дифракційну меж...
