лять десятки атмосфер, зазначена проблема не знайшла свого рішення, так що електричний розряд використовується тільки для порушення ексимерних лазерів на моногалогенідах інертних газів. Зокрема, для порушення ексимерних лазерів широко використовуються такі пристрої, як розряд з поперечним збудженням, розряд з попередніми інціірованіем додатковим джерелом іонізації, таким як фотоіонізірующее випромінювання електронний пучок невеликої потужності, розряд біжучої хвилі або лінія Блюмляйна.
Рис. 4 - Схема іскровий предионізаціі: а) одностороння; б) двостороння.
Основним параметром, що визначає ефективність ексимерного лазера з електророзрядними збудженням, є ставлення напруженості електричного поля до щільності буферного газу. При малих E/N мала константа швидкості збудження атома інертного газу електронним ударом. При великих E/N має місце ефективне збудження одночасно великої станів атома інертного газу а також його іонізація, що веде до різкого зниження коефіцієнта перетворення введеної енергії в енергію метастабільних атомів інертного газу. Оптимальні значення E/N виявляються порядку 10 - 15 в/см 3. При тиску порядку атмосферного це відповідає значенням напруженостей електричного поля, лежачим в області 10 4 - 10 5 на/см. легко побачити, що подібні значення напруженостей технічно нескладно можуть бути реалізовані лише при порівняно невеликих електродних відстанях порядку декількох сантиметрів. Звідси випливає необхідність використання електричного поля прикладеного поперек лазерної трубки. Найбільш ефективний спосіб подолання труднощів, що виникають при здійсненні і підтримки в газі високого тиску однорідного за обсягом імпульсного розряду, полягає у використанні додаткового джерела іонізації. Після створення за допомогою такого джерела однорідної за обсягом слабоіонізірованной плазми до разрядному проміжку прикладається електричне поле, амплітуда якого вже не пов'язана з умовами пробою, а вибирається з умови оптимального збудження лазера. В якості додаткового джерела іонізації ефективно використовується як фотоіонізіруещее УФ випромінювання, так і малопотужний пучок швидких електронів. Зазначені джерела додаткової іонізації забезпечують значення щільності електронів в активному середовищі ~ 10 9 - 10 13 см - 3. Тому для досягнення порогового значення щільності електронів N e ~ 14 жовтня - 10 15 см - 3 .Необхідно забезпечити таке ставлення, при якому за час імпульсу встигає відбутися збільшення щільності електронів на кілька порядків. Звідси може бути отримана оцінка оптимального значення. По-перше, високий тиск буферного газу дозволяє забезпечити достатньо швидке рішення об'ємної іонізації і забезпечення оптимальних значень потоку електронів. По-друге, використання незалежних джерел початкової іонізації дає можливість різко знизити величину напруги живлення, встановлюючи її на рівні оптимальному з точки зору збудження інверсної заселеності. Нарешті, в якості останньої особливості електророзрядного збудження ексимерного лазера, відзначимо, що щільність того інертного газу, з якого утворюється ексимерні молекула, може бути багато менше щільності буферного газу. Подальше збільшення щільності інертного газу N, що у освіті ексимерних молекул, призводить до збільшення швидкості утворення збуджених атомів і, здавалося б, сприяє збільшенню вихідних параметрів лазера. Однак, виникають при цьому накопичення збуджених атомів в активному середовищі викликає зміна характеру іонізації: замість прямої іонізації на перший план виступає ступінчаста іонізація, ефективність якої різко зростає із зростанням щільності збуджених атомів. Це призводить до розвитку нестійкості, що супроводжується лавиноподібним зростанням щільності електронів. В умовах ексимерного лазера, коли в газі є мала Електронегативний домішка, зазначена нестійкість розвивається при досить високій щільності збуджених атомів інертного газу, коли характерний час іонізації порушеної атома менше подвоєного часу прилипання електрона. Як показують детальні чисельні розрахунки, при перевищенні певного значення щільності збуджених атомів нестійкість зазначеного типу призводить до різкого зниження частки енергії, що йде на освіту метастабілен інертного газу.
Ефективність електророзрядного способу порушення ексимерних лазерів приблизно настільки ж висока, що й у випадку збудження електронним пучком. Це пов'язано з тією обставиною, що в умовах оптимального збудження частка введеної енергії, яка перетворюється на енергію збуджених атомів, у разі імпульсного розряду в інертному газі дуже велика і може становити десятки відсотків. У результаті ККД таких лазерних систем нерідко виявляється близько відсотка, а в окремих випадках його значення превиает 10%.
2.4 Загальна характеристика систем предионізаціі
Одним з найважливіших факторів, що впливають на роботу електророзрядних ексимерних лазе...
