Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время одной из основных
проблем квантовой электроники является создание новых лазерных источников в коротковолновой области спектра. С этой целью предлагаются различные методы генерации и преобразования частоты. Одним из наиболее успешно развиваемых направлений является метод преобразования частоты излучения в коротковолновую область, получивший название - ан-тистоксов комбинационный лазер. Основная идея таких лазеров состоит в использовании высокой населенности метаста-бильных уровней. По сравнению с атомами и молекулами ионы имеют более коротковолновые оптические переходы, поэтому ионные лазеры в принципе позволяют продвинуться в УФ спектр. Однако некоторые традиционные представления нелинейной спектроскопии неприменимы для заряженных частиц. В частности, кулоновские столкновения имеют принципиально многочастичный характер, что проявляется, например, в специфическом типе уширения резонансов насыщения в спектрах ионов - кулоновском уширении. Исследование влияния кулоновского рассеяния ионов на нелинейные резонансы в трехуровневых схемах со стартовым метастабильным уровнем позволяет выявить основные эффекты, определяющие параметры комбинационного лазера, и оптимизировать коэффициент конверсии.
Цель работы состояла в следующем:
-
Исследование уширения резонансов насыщения на мета-стабильных уровнях и определение параметров этих уровней;
-
Реализация комбинационного лазера в 3-уропневой схеме со стартовым метастабильным уровнем и исследование влияния столкновений на генерационные характеристики.
-
Исследование формы нелинейного интерференционного резонанса в присутствие кулоновских столкновений.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование насыщения комбинационной генерации. Полученные результаты свидетельствуют об увеличении эффективности такого лазера за счет дополнительного вовлечения кулоггопски-
ми столкновениями частиц в область резонансного взаимодействия с излучением. Провал Беннета на метастабильном уровне уширяется почти в 100 раз. Кроме того,
впервые зарегистрирована диффузионная форма нелинейного интерференционного резонанса;
впервые получена непрерывная генерация на новых фиолетовых линиях 430.9, 436.2 и 438.4 нм и измерены параметры слабого интеркомбинационного перехода;
константы релаксации метастабильных уровней Aril измерены непосредственно в плазме газового разряда и показана определяющая роль электронного тушения.
Автор выносит на защиту:
идентификацию новых линий непрерывной генерации 430. 436.2, 438.4 нм и измерения спектроскопических характеристик на слабом интеркомбинационном переходе по кривой насыщения,
наблюдение гигантского кулоновского уширения провала Беннета на метастабильном уровне Aril и экспоненциальной формы крыльев линии, измерение скоростей релаксации и выяснение механизма тушения метастабильного уровня в плазме,
получение антистоксовой комбинационной генерации на 5 новых переходах иона аргона в А-схеме со стартовыми метастабильными уровнями, исследование генерационных характеристик комбинационного лазера,
измерение формы двухфотонного резонанса в ионном спектре в трехуровневой У-конфигурации методом магнитного сканирования.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на следующих международных конференциях: 12 Международная конференция по форме спектральных линий (Торонто, Канада, 1995), 8 Международная конференция "Оптика лазеров 95" (С.-Петербург, 1995), 28 Европейская конференция по
атомной спектроскопии (Грац, Австрия, 1996), 13 Международная конференция по форме спектральных линий (Флоренция, Италия, 1996), Европейская конференция по лазерам и электрооптике CLEO / Europe - EQEC96 (Гамбург, Германия, 1996), 11 Международная Вавиловская конференция по нелинейной оптике (Новосибирск, 1997). Основные результаты диссертации отражены в статьях [1-3] и материалах конференций [4-9], список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Принята сквозная нумерация параграфов, рисунков и литературных ссылок, а таблицы нумеруются по глапам. Диссертация содержит 116 страниц текста, включая 25 рисунков и 6 таблиц. Библиография включает 76 наименований.
