Введение к работе
Актуальность теми. Широкое использование лазеров в различных областях науки и техники требует создания более оовременішх и кадешых приборов. Создание таких приборов связано о разработкой новых и совершенствованием известных лазеров, улучшением их выходннх характеристик. Примером совершенствования известных лазеров является использование нового способа возбуждения газовых лазеров на парах металлов - поперечного вноокочаототного разряда (ІІВЧР). Дальнейшее использование нового способа возбуждения в различных работах подтвердило такие его преимущества перед возбуждением разрядом постоянного тока (РІІТ) лазеров на парах металлов (ЛШ), как однородность горения разряда, отоутотвие дуго-образования. Доказательством перспективности нового способа возбуждения является изготовление в РГУ действующего лабораторного образца импульсного гелий-кадмиевого лазера о ПВЧР, а такие исследование физических процессов в ЛИЛ о ІШЧР, работающих в импульсном и квазинепреривном реккшх. Однако в таких областях науки и техники, как связь, запись и считывание информации, требуются лазеры, работающие в непрерывном решме. В этой связи проводились работы, в которых исследовался гелий-кадмиевый лазер непрорывного действия о ІШЧР и было выявлено, что при использовании традиционных конструкций активных элементов лазеров возникают такие проблемы, как разрушение диэлектрических отейок из-за их чрезмерного нагрева, поглощение чаоти ВЧ мощности диэлектриком при высокой температуро и менэлектродный пробой по поверхности диэлектрика» Поэтому дальнейшее исследование процессов в плазме ПВЧР, оптимизация условий возбуждения непрерывных, лазеров являются актуальными.
Цель работа. Настоящая работа поовящена исследованию ионных лазеров на парах кадмия, цинка, ртути с поперечным ВЧ разрядом $ непрерывном режиме. Целью работы было получение стабильной непрерывной генерации в ионшх лазерах на парах металлов, исследование характеристик излучения и характеристик ВЧ разряда в ла-зерных трубках, исследование влияния материала электродоа на характеристики генерации, разработка лабораторных образцов актив-' ных елементов ЛЖ с ПВЧР.
Научная новизна. .
-
Впервые для получения отабильной непрерывной генерации в ионных лазерах на парах металлов с поперечным высокочастотным разрядом, введение паров металла в которых осуществляется за счет саморазогрева,« предлонены конструкции активных элементов о .конвективным охлаждением. Оптимальный диаметр активного элемента лазера определяется JJ3 условии конвективного охлаждения, обеспечивающего оптимальную для паров металла температуру внутреннего электрода.
-
Впервые изучены вольт-амперные характеристики ВЧ разряда р асимметричных конструкциях активных элементов. Полученные 'экспериментальные результаты позволяют объяснить взаимосвязь внутренних и внешних-параметров ВЧ разряда в таких конструкциях.
.3. Проведены исследования шумовых характеристик излучения гелий-кадмиевого лазера о ПВЧР в диапазоне частот от 20 Гц до НО МГц. В результате этих исследований впервые обнаружено, что источниками шума генерации в таком лазере являются мешодовые биения.
4. Впервые обнаружено, что в лазерах о внутренним металлическим электродом возникает Слиотеринг, Приводящий к разрушению поверхиооти электрода, и, кач оледотвие, к ухудщению параметров
- б -
генерации. Впервые предлокены эффективные опоообы борьбы о этим явлением в лазерах о внутреннш металлическим электродом.
Практическая значимость работа. Проведенные оценки оптимальной геометрии активного элемента из условий конвективного теплообмена позволили определить- диаметр разрядной трубки, необходимый для получения стабильной непрерывной генерации в гелий— кадмиевом и гелий-цинковом лазерах.
Найдены оптимальные условия возбуждения гелий-кадмиевого и гелий-цинкового лазеров о ПВЧР в аошметричных конструкциях. Предложены способы борьбы о блиатерішгом в лазерах о металлическим внутреннш электродом, заключающиеся в виборе материала электрода с определенной температурой плавления, а такке использовании иитридных покритий ( нитрида тирана и нитрида хрома ) рабочей полооти внутреннего электрода в гелий-кадмиевом лазера.
На ооновании проведенных исследований разработан и изготовлен отпаянный образец гелий-кадмиевого лазера о ПВЧР, работающий в непрерывном режиме. Представленный на ВДНХ СССР экспонат гелий-кадмиевого лазера удоотоен бронзовой медали этой выставки.
Ооновные полонення и результаты, выносимые на защиту.
І.Активше элементы иошшх лазеров па порах кадг.чм и цинка о ПВЧР, геометрия внутреннего электрода которых определяется путем расчета теплофизических параметров' в приближении конвективного теплообмена при заданной вводимой в разряд мощности, защищешшо авторскими свидетельствами на изобретения.
2.Результаты изменений вольт-амперных характеристик ВЧ разряда, из которых следует, что в' аошлметричіих коиотрукшіях активных влементов лазеров в различные полупериоды ВЧ поля напряжение горения различно.
З.Ооновншли причинами возникновения шума . в спектре выходного излучения в ЛПД с ПВЧР являются нестабильности источника пита-. ния, меямодовые биения и модуляция на чаототе накачки; устранение этих причин приводит к уровню величины шум/сигнал менее 0,1 %.
4.В процессе работы лазеров о ІШЧР на поверхности внутреннего металлического электрода возникает блистеринг, продукты которого влияют на характеристики генерации; концентрация продуктов блиотеринга в активном объеме определяется уоловиямн разряда, конфигурацией и материалом электрода.
Апробация работы к публикации. Результаты работы были представлены и обсувдалиоь на меадународных конференциях и симпозиумах: г. Будапешт, Венгрия, 1980 г. - "Оптика-80"; г, Познань, Польша, 1980 г.- "ЕКОН -0"; г.Леііпциг, ГДР, І9ВІ г. - "Лазеры и их применение"; г. Букареот, Румыния, 1"85 г. .-"ТКЭ-85"; г. Варна, Болгария, IS86 г. - "МКАС - 86"; а такке на всесоюзных и региональных конференциях и совещаниях: г. Рязань, 1980 г.; г. Томок, 1981 и 1985.гг.;. Новороссийск 1982-и 1985 гг.; г. Рига, .1984 г.; г. Ростов н/Д, 1983 г.; г. Тбилиси, 1985 г.; г. Гродно, 1987 г..
Ооновные результаты диссертации опубликованы в 26 печатных работах и. Отражены в 5 научно-технических отчетах, Получено.6 авторских овидетельотв на изобретение ГОСГОМ изобретений СССР. .
Структура и объем работы. Диосертация состоит из введения,. б глав, заключения и списка, иопользуеыой лите.ратуры-.из 153 наименований. Диооертация изложена на ІВ4 атраіищах, включая 56 ри-рунков, 4 фотографии и 4 таблпад.
