shkolakz.ru 1

XXXVIII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС, 14 – 18 февраля 2011 г.



Планарный Хе-лазер с непрерывной высокочастотной накачкой


А.П. Дроздов, А.П. Минеев, С.М. Нефедов, П.П. Пашинин, П.А. Гончаров,
В.В. Киселев

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия,
e-mail: drozdov@kapella.gpi.ru


В последнее время возрос интерес к созданию лазерных систем различного назначения, работающих в условно-безопасном для глаз спектральном диапазоне 1,5-3,5 мкм [1]. Это диктуется широкими возможностями применения приёмно-передающих устройств этого диапазона, как в научных исследованиях, так и в прикладных областях: лидарные комплексы, дальномеры, медицинские приборы. Лазер на атомарных переходах ксенона считается в настоящее время одним из перспективных источников излучения в ближнем ИК диапазоне, ввиду возможности использования больших объемов рабочей среды и КПД более 1%. Генерация в атоме ксенона получена в интервале длин волн 1,73-3,6 мкм в широком диапазоне давлений (0,05-14 атм), удельных мощностей накачки, длительностях накачки от 10 нс до непрерывной, при самом различном составе рабочей смеси газов [2]. Для накачки Хе-лазеров используются: электрический разряд, электронные пучки, ядерные реакции.

В работе были исследованы характеристики излучения планарного Хе-лазера, возбуждаемого поперечным высокочастотным (ВЧ) разрядом на частоте 40,68 МГц с диффузионным охлаждением активной среды и неселективным оптическим резонатором. Рабочие поверхности медных электродов имели размеры 38х485 мм. Экспериментально изучены спектральные и мощностные характеристики Хе-лазера в зависимости от величины межэлектродного зазора в диапазоне 1,4-2,5 мм, состава и давления рабочей смеси газов в диапазоне 30–100 Тор, величины удельной плотности вкладываемой в разряд ВЧ-мощности (от 0,4 до 29 Вт/см3), температуры электродов от -50С до +25С и материала электродов (медь или никель).


Получена генерация на семи длинах волн (на переходах атома ксенона 5d-6p), максимум выходной мощности приходится на длину волны 2,65 мкм (переход 5d[3/2]1 - 6p[1/2]0). Соотношение интенсивностей лазерного излучения по длинам волн (мкм) 2,03:2,48:2,63:2,65:3,11:3,37:3,51=0,58:0,048:0,051:1,00:0,076:0,112:0,16 (отн.ед.).

При работе отмечена быстрая деградация выходной мощности лазера. Это, по-видимому, обусловлено участием материала электродов в плазмохимических реакциях в разряде [3]. Применение электродов с никелевым напылением увеличило как длительность работы лазера с постоянной мощностью, так и его КПД. Проведенное нами охлаждение электродов до температуры -25С не повлияло на выходную мощность (при накачке 5 Вт/см3).

Показано, что при увеличении межэлектродного расстояния более 1,6 мм мощность лазерного излучения уменьшается. Добавка в рабочую смесь газообразного бутана приводит к увеличению выходной мощности до 50% при межэлектродном расстоянии 2-2,5 мм. Достигнута максимальная мощность лазерной генерации 4 Вт при КПД