носекунд. Типові значення для комерційних XeCl лазерів складають: ККД лазера 1-2%, питома енергос'ем з активною середовища 0.5-1 Дж/літр? атм., при питомій потужності накачування до 1 MВт/cм 3 і тривалості імпульсу 20-30 нс [1]. У той же час в роботах [2-4] показана можливість збільшення ККД XeCl лазера і питомої енергос'ема не менш ніж у два рази. У роботі [5] описані результати дослідження лазера з потужністю накачування 45 МВт/см 3 і щільністю розрядного струму 14 кА/см 2, при цьому ККД лазера по потужності становив 0.8%, а максимальна питома енергос'ем ~ 2.4 Дж/літр? атм, інтенсивність вихідного пучка 4.8 МВт/см 2. У роботі [6] при використанні УФ-предионізаціі були реалізовані умови горіння розряду при щільності потужності накачування 3.77 МВт/см 3, ККД лазера досягав 2.9%, питома енергос'ем з активною середовища - 0.6 Дж/літр? атм, а інтенсивність вихідного пучка - 6.5 МВт/cм 2. Зі зміною тиску суміші від 4 до 6 атм і зарядного напруги U 0 від 18 до 36 кВ ККД лазера знижувався до 1.8%, але питома енергос'ем досягав ~ 1 Дж/літр? атм, а інтенсивність вихідного випромінювання становила 15.7 МВт/см 2. У роботі [7] нами була реалізована можливість горіння розряду, що складається з безлічі дифузних каналів при середній потужності накачування 10 МВт/см 3 і середньої щільності струму 5 кА/см 2, ККД лазера з такою активним середовищем склав 1.2%, питома енергос'ем ~ 3.9 Дж/літр? атм, інтенсивність вихідного пучка 14.9 Мвт/см 2. У більшості випадків ефективність роботи лазерних установок істотно знижувалася при реалізації максимального енергос'ема з активною середовища. При цьому причинами, що призводять до зниження називаються або розвиток нестійкостей в розряді, або не оптимальні умови для утворення і гасіння робочих молекул XeCl * в плазмі в результаті протікають плазмо-хімічних реакцій.
Мета роботи:
Дослідження формування якісного випромінювання електророзрядного імпульсно-періодичного XeCl лазера з тривалістю імпульсу накачування 30 нс, расходимостью близькою до дифракційному, збільшення ККД і підвищення значення питомої енергос'ема з активного середовища в імпульсно-періодичному XeCl лазері.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити ряд завдань:
1) Показати що, при високій питомій потужності накачування реалізується однорідний об'ємний розряд.
2) Реалізація високого ККД і високої щільності потужності вихідного.
3) Дослідити кутову розбіжність, енергію вихідного випромінювання сформованого в плоско-паралельному резонаторі.
) Дослідити расходимость, енергію, і часовий профіль вихідного випромінювання з діафрагмами в резонаторі.
) Дослідити формування випромінювання з вузькою спектральної лінії в селективному резонаторі.
1. Кінетика
. 1 Ексимерні молекули
Це молекули, що існують тільки у збудженому стані. Як відомо, атоми благородних газів не утворюють хімічних сполук. Ця властивість пояснюють тим, що атоми даного типу не мають електрона на незаповнених оболонках, який міг би скласти пару електрону, приналежному іншого атома, з протилежно спрямованим спіном. Наявність подібної пари є однією з умов утворення ковалентного хімічного зв'язку, що пояснює існування стабільної хімічної сполуки.
У випадку, якщо атом благородного газу знаходиться в збудженому стані, дана перешкода знімається, оскільки при цьому мається електрон, що займає одну з незаповнених оболонок атома. Цей електрон може, взагалі кажучи, скласти пару своєму побратиму, що має протилежний напрямок спина і приналежного іншого атома. В результаті між атомами виникає взаємодія, відповідне тяжінню, що відкриває можливість утворення молекули, одним з атомів якої є атом благородного газу. Саме така молекула і носить назву ексімерний.
ексимерні молекула, потенційна енергія якої перевищує енергію основного стану, не може існувати нескінченно довго. Вона розпадається за часи порядку декількох наносекунд, випромінюючи світловий квант. Під дією відштовхування атоми швидко розлітаються в протилежних напрямках.
Незважаючи на нетривалий час життя, ексимерні молекула має всі ознаки хімічної сполуки. Вона володіє коливальними і обертальними ступенями свободи, які характеризуються відповідними системами енергетичних станів. Вона здатна вступати в хімічні реакції. Однак головна особливість ексимерних молекул полягає в тому, що вони являють собою готову активну середу, яка може бути використана як основа для створення потужного лазера. Лазери такого типу, що отримали назву ексимерних, складають групу найбільш інтенсивних газових лазерів ультрафіолетового діапазону.
Можливість створення лазерів на переходах е...
