Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 8
Общая характеристика диссертации ... 9
Краткий обзор предшествующих работ ... 19
НЕОДИМОВЫЕ ЛАЗЕРЫ С ВЫСОКОЙ ВЫХОДНОЙ ЭНЕР
ГИЕЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО
ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИСЕКЩНОЙ
ДЛИТЕЛЬНОСТИ С ВЕЩЕСТВОМ ... 31
ГЛАВА I. ТРЕХКАНАЛЬНАЯ ЛАЗЕРНАЯ УСТАНОВКА НА СТЕКЛЕ
С НЕОДИМОМ С ЭНЕРГИЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ 10 кДж В
МИЛЛИСЕКУЩЩОМ ИМПУЛЬСЕ ... 33
I.I.Измерения выхода люминесценции неодима в
силикатном стекле и их значение для описа
ния процессов накачки лазерных стекол ... 34
1.2.Электрические свойства ксеноновой плазмы
в трубчатых газоразрядных лампах накачки
больших размеров ... 39
1.3.Создание установки и генерация миллисекунд-
ных импульсов лазерного излучения с суммар
ной энергией на мишени 10 кДж ... 45
Выводы ... 51
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКАНАЛЬНИХ ЛАЗЕРОВ ИЗ
МОДУЛЕЙ ГОС-ЮОО ... 53
2.1.Применение теории стационарной генерации
для описания энергетики излучения лазерных
схем из стандартных модулей ... 53
2.2.Модули Г0С-І000Б в трехканальной установке и режим квазинепрерывного миллисекундного импульса
2.3.Повышение направленности излучения отдельного канала установки
2.4.Пределы фокусировки лучей большой апертуры сферической оптикой и получение в миллисе-кундном импульсе интенсивностей излучения на мишени до 100 ГВт/см^
2.5.Модернизация конструкции установки и результаты по расширению области достигнутых на ней параметров лазерного излучения Выводы
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИ-СШВДЮЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ С ПЛАЗМОЙ В ГАЗОВЫХ СРВДАХ ГЛАВА 3. МЕДЛЕННОЕ ГОРЕНИЕ ЛАЗЕРНОЙ ПЛАЗМЫ
ЗЛ.Лазерная искра в режиме медленного горения
3.2.Одномерная модель медленного горения оптически тонкой плазмы в луче лазера а). Баланс энергии в плазме, б).Распространение лазерной волны медленного горения в газе, в). Об аналогии равновесной ионизации газа лазерным излучением с химическим тепловым взрывом Н.Н.Семенова
3.3.Микросекундный оптический пробой газов и последующее поддержание плазмы лазерным излучением
- 4 -
а). Пороги пробоя газов микросекундными
пичками излучения неодимового лазера
в режиме свободной генерации,
б). Поддержание плазмы пробоя газов при ин
тенсивности излучения неодимового лазера
-vl ГВт/см2
3.4.Обзор результатов по медленному горению ла
зерной плазмы, полученных в 70-ые годы ...130
Выводы ...137
ГЛАВА 4. ГАЗОДИНАМИКА МЕДЛЕННОГО ГОРЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО
РАЗРЗДА ...140
4.1.Оптический разряд с установившейся картиной
движения газа ...142
а). Формирование и распространение фронтов
разряда после лазерного поджига.
б). Задача о движении фронта медленного горе
ния в бесконечной трубе
4.2.Начальная стадия оптического разряда при ла
зерном поджиге ... 156
а). Гидродинамическая релаксация горячей зо
ны оптического пробоя воздуха,
б). Механизм разрыва плазменного столба в зо
не зажигания разряда,
в). Распространение оптического разряда внутри
лазерного луча
4.3.Методы диагностики и результаты исследования
газовых потоков в окрестности фронтов опти
ческого разряда ... 174
- 5 -а). Взаимодействие двух разрядов в луче
лазера, б). Движение оптических неоднородностей перед фронтом разряда Выводы
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИЛЛИ-СЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ С ПЛАЗМОЙ НА ТВЕРДЫХ МИШЕНЯХ ГЛАВА 5. ДОЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ ИСПАРЕНИЯ И ИОНИЗАЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ МИШЕНЕЙ В ПОЛЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 5.1.Волна испарения твердой мишени в луче лазера а). Фазовый переход жидкость-пар во фронте
волны, б). Вымывание жидкости из мелкого кратера силой отдачи паров 5.2.Вынос вещества и давление отдачи паров на мишени в условиях плоского одномерного испарения 5.3. Переход взаимодействия лазерного излучения с мишенью в режим волны ионизации а). О низкопороговом зажигании эрозионной
лазерной плазмы на мишени. б). Волна ионизации на плоской мишени Выводы
ГЛАВА 6. ОПТИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ НА МИШЕНЯХ ВО ВНЕШНЕЙ АТМОСФЕРЕ 6.1. Оптические разряды на твердых мишенях при низком давлении внешней атмосферы
а). Теоретическое описание неподвижной
относительно мишени ударной волны,
б). Исследование плазменного факела на ми
шени из висмута и проверка теории,
в). Движение и нагрев вещества в зоне фоку
сировки лазерного излучения на мишени
из висмута
6.2.Спектральная диагностика плазмы оптических
разрядов на мишенях при низких и высоких
давлениях окружающего газа ...258
а). Методика измерений,
б). Сопоставление спектров свечения плазмы
висмута и алюминия с газодинамической
структурой разрядов
в). Продольный профиль температуры в разряде
с неподвижной ударной волной на алюминие
вой мишени,
г). Параметры плазмы на поверхности мишени в
зоне волны ионизации
6.3. Оптические разряды на твердой мишени при высо
ком давлении внешней атмосферы ... 273
а). Самоэкранировка мишени и неустойчивость
поддержания лазерным излучением плазмы
оптического разряда в парах висмута,
б). Равновесие протяженной поглощающей плаз
мы постоянного давления с мишенью из вис
мута и границы режимов горения разрядов
на мишени
Выводы ...298
_ 7 -ГЛАВА 7. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПЛАЗМЫ
В СИСЯЕМЕ ЛАЗЕР-МИШЕНЬ ... 303
7.1.Эффект генерации излучения и разогрева
плазмы в неодимовом лазере с плазменным
зеркалом ...304
а). Обзор основных результатов, б). Плазменное зеркало на газовой и твердой мишенях 7.2.Неодимовый лазер с плазменным зеркалом на
мишени из углерода ...319
а). Режимы генерации.
б). Синхронизация мод резонатора с плазменным зеркалом, в). Ультракороткие импульсы и измерения
характеристик плазменного зеркала с пико-
секундным временным разрешением
7.3.0 физическом механизме генерации ультракорот
ких импульсов в неодимовом лазере с плазмен
ным зеркалом ...339
7.4.Применение лазерной плазмы в технике импульс
ных лазеров ...348
Выводы ...352
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ... 355
ЛИТЕРАТУРА ... 361
Введение к работе
Квантовая электроника возникла в 1954-55 годах как раздел радиофизики и за несколько лет своего стремительного развития охватила и оптический диапазон /I/. Создание в I960 году первого лазера на рубине, открытие принципа модуляции добротности лазерного резонатора, последующий бурный прогресс лазерной техники привели к широкому внедрению лазеров в практику физического эксперимента и к становлению целого ряда новых, активно развивающихся направлений фундаментальной науки. Это, прежде всего, физика нелинейных оптических колебаний, взаимодействие сильных и монохроматических волн с атомами и молекулами - лазерная спектроскопия и, наконец, физика взаимодействия мощных световых потоков со сплошными средами. Последняя область исследований связана с возможностью высокой концентрации в малом пространстве энергии лазерного излучения. Лазерная физика сплошных сред в качестве одного из наиболее обширных разделов включает в себя исследования нагрева плотной лазерной плазмы и оптические разряды в газах и конденсированных средах. К этой проблематике и относится представленная диссертация. Получаемые в этой области результаты являются актуальными и имеют большое научное и практическое значение. Они широко используются в лазерной технологии материалов, имеют выход в плазмохи-мию, важны для решения проблемы лазерного термоядерного синтеза, составляют научную основу ряда специальных применений лазерной плазмы, а в последние годы также вносят непосредственный вклад в дальнейшее развитие самой техники мощных лазеров.
