Введение к работе
Актуальность диссертации связана с тем, что создание
мощных лазеров в среднем ИК диапазоне (11...20 мкм) позволяет
значительно расширить диапазон применения квантовых
генераторов в областях, связанных с резонансным воздействием лазерного излучения на вещество: лазерохимии, лазерном разделении изотопов, лазерной очистке веществ, в разработке приборов, основанных на таком воздействии.
Целью работы явилось проведение всесторонних исследований импульсных лазеров с резонансной лазерной накачкой, в качестве активной среды которых использовались молекулы 14 NH3 , 15 NH3 , CF4 , а также их смеси с различными буферными газами, создание теоретической модели лазера с резонансной лазерной накачкой, описывающей энергетические и временные характеристики таких лазеров, изучение некоторых особенностей многофотонного возбуждения и диссоциации молекул на примере молекул ССЦ и UF6, разработка оптических приборов на основе таких лазеров.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Получено мощное перестраиваемое когерентное излучение в диапазоне 11...13,5 мкм при возбуждении смеси 14 NH3 и азота (энергия в импульсе до 1,5 Дж с КПД 21%), в диапазоне 11,5..14 мкм при возбуждении смеси 15 NH3 и азота и в диапазоне 16 мкм при возбуждении CF4 излучением импульсного С02 лазера.
Впервые экспериментально обнаружен механизм резонансной столкновительной дезактивации нижних лазерных уровней активного вещества молекулами буферного газа в лазерах с резонансной лазерной накачкой, позволяющий существенно увеличить выходную энергию лазерного излучения.
Разработаны специальные оптические схемы лазеров с резонансной лазерной накачкой, содержащие лишь элементы с высокой лучевой прочностью, с помощью которых возбуждались большие (до 5 л) объемы активной среды при высой импульсной
(десятки МВт) и средней (кВт) мощности источника накачки. Реализована растр-светопроводная схема накачки лазера, позволившая более чем на порядок улучшить удельные параметры NH3-N2 лазера и осуществить плавную перестройку частоты генерации.
Изучены динамические процессы, происходящие в лазерах с резонансной лазерной накачкой. Сформулированы требования, предъявляемые к оптимальному буферному газу.
На основе скоростных уравнений создана теоретическая модель лазеров с резонансной лазерной накачкой, которая хорошо согласуется с экспериментальными результатами.
Показано на примере молекул ССЦ , что в качестве
"нерезонансного" поля для двухчастотного многофотонного
возбуждения можно использовать более высокочастотное
излучение. Обнаружено, что пороги диссоциации молекул (UF6) при возбуждении составного колебания могут лишь в несколько раз быть выше порогов диссоциации при возбуждении основных колебаний.
Научное и практическое значение работы состоит в том, что получение мощного когерентного излучения в новых спектральных диапазонах не только расширяет практические возможности в областях, связанных с резонансным воздействием лазерного излучения на вещество, но и позволяет создавать приборы для различных областей народного хозяйства, в частности для дистанционного обнаружения источников загрязнения атмосферы (например, фреонами - фтор.хлорсодержащими молекулами).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на V Вавиловской конференции по когерентной и нелинейной оптике, г.Ленинград, 1978г.; II школе-совещании по лазерному разделению изотопов, г.Бакуриани,1987г.; IX Всесоюзной конференции "Нелинейное резонансное преобразование лазерного излучения", г.Ташкент, 1979г.; Ill школе-совещании по лазерному разделению изотопов, г.Бакуриани,1979г.; VI Вавиловской конференции по нелинейной оптике,г.Новосибирск, 1979г.; II Всесоюзной конференции "Оптика лазеров",г.Ленинград, 1980г.; I Международной конференции ISOMP, г.Будапешт, ВНР, 1980г.; X Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, г.Киев, 1980г.; Международной конференции "Лазеры - 80",США, 1980г.; II Всесоюзном симпозиуме по лазерной химии. г.Звенигород, 1980г.; V Международной конференции 1С Р, Канада, 1981г.; Сессии совета по когерентной и нелинейной оптике.г.Гродно,1981г.; Ill Всесоюзной конференции "Оптика лазеров",г.Ленинград,1982г.; Ill Всесоюзном симпозиуме по лазерной химии. г.Звенигород, 1982г.; XI Всесоюзной конференции по
когерентной и нелинейной оптике, г.Ереван, 1982г.; Всесоюзной конференции "Перестраиваемые по частоте лазеры", г.Новосибирск,1983г.; VII Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", г.Санкт Петербург, 1993г.
Объем диссертации. Диссертация написана на 348 страницах, содержит аннотацию, введение, 8 гпав основного текста, приложение, заключение, список литературы из 215 наименований, 86 рисунков и 4 таблицы.
Похожие диссертации на Мощные газовые лазеры среднего ИК диапазона с резонансной лазерной накачкой
