Численное моделирование и оптимизация параметров элементов волноводных и плоскорезонаторных лазеров, методы и средства исследования фотофизики активных сред тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ' ; 0 ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

; I.; Г.;'./:

На правах рухошкя

САЕЧНИКОВ Владимир Алсхсссии

[СЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛНОВОДНЫХ П ПЛОСКОРЕЗОНАТОРНЫХ ЛАЗЕРОВ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ ФОТОФИЗИКИ АКТИВНЫХ СРЕД

01.04.01 - техника фитачбсхого эксперимента, физпха прпбороз, аэтоматагапдя физвгеесшх всспсдогаггй

АВТОРЕФЕРАТ диссертации па соиашше ученой степени доктора фнзихо - математических наук

Москва 1994

Работа выполнена в ШШ црвнадиых физических проблем ем. А. Н. Севчгша) Белорусского государсгаешшго университета

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

член-кпрр. Российской Акадгмвн шуг доктор технических паут, профессор

БАХРАХ Л.

дейсшпслышй чдеи Академии естественных яауж РФ доктор фаззхо - математических наук, профессор

КРАПНВШ1

да пор физико - штетютескжх щук, профессор

ХАПАЛЮК

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

МОСКОВСКИЙ ШШЕБЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Защита состоятся 1 апреля 1994 года > 10 часов на заседании сгкциалзшгроганнаго Ссдагга Д 002.74.03 при Институте радпстехппкп н электролит РАН (103907, г. Москва, ГСП - 3, уз. Моховая, 11)

С дюсергачхий иошю ошакогпгьса в бибдгокЕС Института рздиотепшкя н электроники РАН

Автореферат разослан 26 февраля 1994 года

Учений секретарь епспдалЕИроваитго Совета хандвдат фожго - штематшеезих наук 2*кураздг1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проурчи. Развитие новых отраслей применения лазеров (лазерная фотохимия и разделение изотопов, оптическая связь, локация, далыюметрия, микроскопия, лазерные хирургия, терапия и офтальмология, синтез и обработка многозональных изображений, лазерная печать, цветная голография и др.) и совершенствование традиционных (резка, сварка, термообработка материалов) существенно активизирует усилия, направленные на разработку фундаментальных ' представлений о закономерностях процесса Формирования генерации в лазерных структурах различного типа, с целью создания компактных, высокоэффективных и деи- вых устройств, работающих в пироком спектральном диапазоне и обладающих характеристиками, присущими уникальным, дорогостоящим, лабораторным системам. Проблема получения мойного лазерного излучения в пироком спектральном диапазоне включает в себя целый комплекс задач как теоретического,так и практического плана.

Создание газовых лазеров, генерирующих в широком спектральном диапазоне при высоком качестве и стабильности модовой структуры, затруднено главным образом из-за малой величины и большого различия в коэффициенте усиления спектрально близко расположенных переходов. Особое значение в этом плчне приобретают вопросы разработки. волноводных лазерных резонаторов с предельно низкими селективными оптическими потерями. Разработанные теоретические модели идеальных лазерных систем в этом случае оказываются недостаточно эффективными, так как в действительности именно Факторы нендеальности, а также точность приближений выхолят на первый план. Кроме того для исследования оптимальных условий генерации в них необходимы специальные экспериментальные методы и аппаратура.

Перспективные в плане обеспечения высокой удельной модности за счет большого объема возбуждения волноводные резонаторы нетрадиционной конфигурации изучались достаточно подробно I. теории оптических волноводов, которая, однако, не позволяла в полной мере учесть наличие в системе активной среды. Последняя же может оказаться одним из решающих факторов Формирования генерации в таких структурах, стабильности ее спектральных и энергетических характеристик.

Наконец, в связи с возможностью суяественного изменения

свойств самой активной среды под действием поля мощного оптического излучения, всегда присутствующего в резонаторе лазера, становятся существенными не только такие достаточно хорошо изученные процессы как насыщение, но и различные нногоквантовне процессы, Фототушение и др.. Качественно отличающаяся от обычных одноквантовых природа многоквантовых процессов позволяет им оказывать влияние на внутримолекулярные взаимодействия. В то же гремя фототушение, вследствие высокой селективности воздействия, может существенно изменить межмолекулярные взаимодействия в системе, которые играют значительную роль в конденсированных средах. Более того, по той же причине при определенных условиях данный эффект будет проявляться даже при меньших уровнях мощности излучения, чем насыщение.

Таким образом, реализация новых возможностей ъолнсводных лазерных структур требовала детального изучения комплексной проблемы по схеме: волн'водный резонатор-нзлучение-активная среда-генерация с использованием, в основном, методов волновой оптики и оптической нелинейной спектроскопии.

Цель работы. Разработать аналитические и численные модели формирования генерации ч волноводних лазерных структурах, перспективных в плане повышения удельной мощности и расширения спектрального диапазона генерации, которые учитывают: предельно низкие селективные оптические потери, наличие большого количества переходов с приблизительно одинаковыми условиями усиления, большой объем активной среды.

Определить основные факторы формирования модовой структуры активного волноводного резонатора с помощью численного моделирования.

Изучить фотофизические процессы в молекулярных активных средах в условиях взаимодействия с интенсивным оптическим излучением.

Разработать методы и аппаратуру исследования волноводных лазерных структур различного типа, их элементов и молекулярных активных сред.

Научная првизна. разработаны ' аналитические и численные модели волноводных лазерных резонаторов, характеризуемых предельно низкими селективными оптическими потерями. Разработаны экспериментальные методы исследова чя таких структур, позволившие выделить основные фак.орн, определяющие энергетическую и подовую структуру генерации в них. Предложены методы

оптимизации параметров элементов. Эффективность разработанных моделей и экспериментальных методов продемонстрирована расчетами резонаторов кногочастотных лазеров вндимиго диапазона.

На основании экспериментально обнаруженных отклонений спектра генерации волноводных СОа лазеров от определяемого условиями резонанса для различных мод установлена недостаточность классической теории волноводных лазерных резонаторов даже в случае малого сечения волновода. Разработан комплексный метод исследования генерационных параметров лазеров этого типа, позволивший определить основные механизмы перераспределения энергии генерации по собственным модам волноводного резонатора, разработать критерии оптимального волноводного резонатора. В рамках модели комплексной матрицы полного прохода резонатора развита теория активного волноводного лазерного резонатора с учетом резонансных и нерезонансных взаимодействий в активной среде, в том числе для большого объема возбуждаемых мод. Установлены основные макроскопические параметры активной среды, определяющие особенности активного резонатора.

Теоретическое и экспериментальное исследование спектрально-поляризационных характеристик активных сред в условиях взаимодействия с мсщным оптическим излучением позволило установить связь микроскопических параметров, определяемых механизмом преобразования энергии возбуждения, внутри и межмолекулярными взаимодействиями с макроскопическими характеристиками среды, Экспериментально обнаружена существенная спектральная неоднородность анизотропии двухфотонного поглощения и испускания несимметричных многоатомных молекул, связанная с эффективным электронно-колебательным взаимодействием, особенностями молекулярной структуры. Показана возможность управления процессом релаксации межмолекулярного взаимодействия с помощью варьирования интенсивности воздействующего излучения. Предложен метод измерения спектральной зависимости коэффициентов Эйнштейна для спонтанных и вынужденных переходов.

Заиилаеные подохенла^

1. Аналитические и численные модели волноводных лазерных структур с оптическими потерями ниже 10-*, основанные на приближении слабодифрагирувиих нп апертурах гауссовых пучков, распространяющихся в во«н«еояе с учетом Френелевских отражений от диэлектрически» и проводяиих стенок и учитывающие неидеальность элементов волноводного резонатора и юстировки. Теорети-

ческое и экспериментальное определение областей преобладания дифракционного и полноводного факторов в оптически* потерях в элементах резонатора.

2. Аналитические и численные модели неидеальных волноводных лазерных структур ИК диапазона. Определение истинного спектра генерации волноводных СОз лазеров, устанавливающее существенные отклонения от определяемого условиями резонанса волноводного резонатора и обусловленные интерференцией конкурирующих мод, резонансными и нерезонансными взаимодействиями в активной среде. Развитие теории волноводных лазерных резонаторов для большого объема возбуждаемых мод. Численные модели активных волноводных и плоскорезонаторных лазерных структур с учетом активной среды в виде слабого возмущения нодовой структуры пассивного резонатора и определении модовои структуры системы в рамках модели комплексной матрицы полного прохода резонатора.

3. Методы исследования каналов и динамики процессов релаксации энергии возбуждения, внутри и межмолекулярных взаимодействий в активных средах, основанные на использовании интенсивного оптического излучения, резонансного и нерезонансного по отношению к электронному переходу молекулы. Спектральная неоднородность анизотропии двухфотонного поглощения у испускания несимметричных многоатомных молекул связанную с эффективным электронно-колебательным взаимодействием, связь обнаруженных зависимостей с особенностями молекулярной структуры, симметрией равновесной конфигурации молекулы, условиями двухфотонного возбуждения. Экспериментальное обоснование возможности управления процессом релаксации межмолекулярного взаимодействия варьированием мовности возбуждения. Измерение спектральной зависимости коэффициентов Эйнатейна для спонтанных и вынужденных переходов с помодью Фототушения.

4. Методы оптимизации условий генерации волноводных лазеров, основанные на удовлетворении условий резонанса как для волноводных мод низкого порядка,так и преобразования их в моды свободного пространства, а в случае высокой добротности резонатора, дополнительно, выборе формы волновода, соответствующей условиям оптимального пропускания гауссова пучка.

Б. Методы н аппаратура для измерении: оптически» и генерационных параметров волноводных лазеров м их элементов, основанные на сканировании длины резонатора, а в случае предельно низких оптических потерь, использовании сканирующего интерферо-

метра; спектроскопических характеристик однократных процессов нелинейного взаимодейстпия излучения с веществом на базе многоканального стробируеиого накопления фотоэлектрического сигнала. Использование нелинейного преобразования излучения для определения параметров систем фотоэлектрической регистрации, повышения точности измерительной аппаратуры.

Практическая значимость. Проведенные исследования лазерных резонаторных структур, влияния элементов конструкции, активных сред на параметры генерации показали высокую эффективность полноводных и плоскорезонаторных структур для создания мощных, компактных излучательных устройств видимого и ИК диапазона. Стало ясно, что процессы Формирования лазерного пучка генерации в данных системах существенно более многообразны, чем предполагалось ранее, в частности, модовая структура генерации оказалась существенным образом зависящей от ннтсрферренционных аффектов собственных мод волноводного резонатора и возникающих в активной среде, резонансных и нерезонансных взаимодействий в полости активного резонатора. Это позволяет значительно расширить возможности изучения процессов, происходящих в лазерных системах, а также использовать их для создания новых, высокоэффективных устройств. Результаты, полученные по изучению нелинейного взаимодействия излучения с веществом в различных агрегатных состояниях, дают новую информацию о характере процессов вынужденного испускания под действием резонансного и нерезонансного по отношению к электронному переходу излучения, структуре и свойствах молекул природе и динамике процессов межмолекулярного взаимодействия, а также позволяют использовать ее как для исследования процессов внутри п межмолекулярного взаимодействия, так и для оптимизации активных лазерных сред.

Разработанные аналитические и численные модели, результаты экспериментальных исследований лазерных резонаторов и их элементов использованы при разработке многоцветных Цр-Нв и He-So лазеров видимого диапазона, а также волноводных и плоскорезонаторных СОг лазеров.

Програиные средства для численного моделирования используются в настоящее время в промывленности (например в отделе "Пассивные элементы и трубы" корпорации "Sleeens", г. (йонхен) и научно-исследовательских организациях ( в частности, • "Отделе научных ' исследований и разработок материалов и электронных компонент физики плазмы" корпорации "Siemena". г. Эрлаигеи.

ИФАН Беларуси).

При выполнении работы предложены зашикенные авторскими свидетельствами способы повышении точности измерительной аппаратуры; используемой в нелинейной спектроскопии, обработки результатов измерений, определения и управления параметрами лазерных элементов, активных сред, целенаправленного оптического воздействия на различные материалы.

Диссертационная работа выполнялась на кафедре общей физики Белгосуниверситета в 1976-1879 гг., в лаборатории спектроскопии НИИ прикладных физических проблем им. А.Н.Сегченко в 1979-1993 гг. в соответствии с плановыми научными исследованиями по темам, входившим в планы АН СССР и АН БССР, комплексные программы АН СССР и республики. Часть работы в 1987-1988 гг. и в 1В90-1991 гг. была выполнена на кафедре электрооптики Рурского университета (ФРГ, Бохум).

работ, выполненых автором лично. Ему же принадлежит выбор направления, постановка задач исследования, получение основных теоретических и экспериментальных данных и их интерпритацня. Ряд работ по изучению спектрально-поляризационных характеристик люминесценции сложных молекул в растворах в условиях взаимодействия с интенсивным оптическим излучением выполнялся совместно с другими сотрудниками НИИ ПФП, сотрудниками кафедры общей Физики Белгосуниверситета, по изучению волноводных лазерных структур - совместно с сотрудниками кафедры электрооптики Рурского университета. Вклад автора в упомянутые выше публикации заключается: совместно с А.М.Саржевским и Г.Шиффнером - в постановке конкретной задачи исследования, разработке методик эксперимента и расчетных моделей, проведении непосредственных акспериментальных измерений, анализе и обобщении полученных результатов; совместно с Е.С.Воропаем и В.А.Гайсенком - разработке методик эксперимента, проведении непосредственных экспериментальных измерений, анализе и обобщении полученных результатов; совместно с другими коллегами - дополнительно к вышеуказанному, в определении направления и постановке задачи исследования. В полученных совместно с другими коллегами свидетельствах нл изобретение автору принадлежит идея предлагаемых способов и устройств и их обоснование.

работы докладывались на 24. 25, 26 Всесоюзных совещаниях по

В диссертации изложены результаты

Основные результаты диссертационной

лкиинесценции ( Минск, 1977 г. Самарканд. 1979 г., Ленинград, 1931 г.); Всесоюзном совещании по молекулярной люминесценции и ее применениям (Харьков, 1982 г.); 19 Съезде по спектроскопии (Томск, 1983 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "фотометрия и ее метрологическое обеспечение" (Москва, 1984 г.); Всесоюзной научно-техннческой иколе-семннаре по лазерному, оптическому и спектральному приборостроению (Минск, 1986 г.); 3 Всесоюзной конференции "Применение лазеров в технологии и системах пегедачи информации' (Таллин, 1987 г.), конференциях Немецкого Физического общества (ФРГ, Бонн 1983 г., 1991 г.), Международной конференции по современным проблемам оптической слгктроскопни и лазерной техники (Гродно, 1993 г.), семинарах отдела "Пассивные элементы и трубы" "Siemens AG" (ФРГ, Мюнхен 1338 г., 1991 г.), семинарах центра научных исследований и новых технологий "Siemens AG" (ФРГ, Эрланген 1990 г., 1991 г.), сеиинарах Факультета электротехники Рурского университета (ФРГ, BottM. 1988 г., 1991 г.) .

Публчкзпии, Основные результаты работы опубликованы в препринте, 26 статьях, 17 тезисах докладов в трудах конференций и совещаний, защищены 8 авторскими свидетельствами СССР, зарегистрированы в фондах алгоритмов и программ в качестве программных продуктов. Список публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.

Объем одботы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных результатов и приложения объемом . 333 страницы и содержит 57 рисунков, 8 таблиц и 222 наименования библиографии.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ftp введении обоснована цель работы, ее научная новизна и практическая значимость и основные защищаемые положения.

а и«waft главе изложены аналитические и численные модели, разряботаште для исследования процесса Формирования генерации в волноеолгшх лазерных резонаторах с низкими оптическими потерями, анализируются общие закономерности данных систем, возможности их совершенствования. Приведены результаты экспериментальных исследований оптических характеристик их элементов. Рассмотрена конкретные примеры применения полученных результатов для ' оптимизации многоцветных волноводных лазеров видимого диапазона, генерирзпвямх на переходах с низким коэффициентом

усиления.-

Использовался подход аналогичный разработанному П.Белландон (F.Belland), Ж.П.Креном (J.Р.Creen) н Д.Веро (D.Veron) для субмиллиметровых мазеров. Однако, в нашем случае задача была более общей и сложной. Это связано с необходимостью обеспечения точности расчетов, как минимум, на порядок превышающей ранее достигнутую, учетом факторов неидеалыюстн элементов системы. Излучение в системе апроксимовалось гауссовым пучком, дифрагирующим на апертуре волновода и распространяющимся в нем по законам оптики, т.е. с учетом Френелевского отражения от стенок. На основании данного подхода развита общая аналитическая модель распространения квазигауссова пучка через лазерную систему и ее различные элементы. Ключевыми моментами при построении обпей модели было решение следующих задач.

Преобразование параметров гауссова пучка при слабой дифракции на апертуре волновода.

- Построение модели распространения пучка в волноводе с учетом Френелевскнх потерь на отражение от стенок волновода.

- Учет Формы волновода, неидеальности элементов конструкции и юстировки.

Разработана модель дифракции гауссова пучка на апертурах волновода при изменении в широких пределах расстояния от зеркал до апертур. Показано, что дифракцию пучка можно представить как слабое изменение радиуса перетяжки.

Для пропускания дифрагированного гауссова пучка через волновод с учетом отражения от стенок по законам Френеля получены приближения, учитывающие влияние Формы волновода, неидеальности элементов конструкции и юстировки, влияния зеркал резонатора на параметры волнового фронта. Рассматриваемая система адаптирована к условиям самовоспроизведения пучка в результате полного прохода резонатора.

В результате при учете вышеизложенных Факторов для коэффициента пропускания системы в приближении дальнего поля получено выражение:

В данном выражении первый сомножитель учитывает дифракцию

на конце волновода, второй - изменение сечения по длине волновода, а частное - распространение внутри волновода. Члены с индексами 2 учитывают возможную раэъюстировку элементов.

Лифракшю-'ш.'!» <?! и Ог , полноводные и Г, и учитывающие геометрию системы члены 01 и £7, можно представить соответственно как

(2)

я- 2

(3)

£

1

Здесь г0 - радиус гауссова пучка при интенсивности в е раз меньше максимальной; Яц^т'^плтс соответственно длина и радиус волновода на входе и выходе; г - расстояние от зеркала

до конца волновода; к - волновое число; п - воИ4ицигнт преломления материала стенок волновода; 9 и * - угод разгюстироекн и комичности волновода.

Формула (1) описывает общий случал системы, содерлниеИ все необходимые элементы конструкции волноьодны о лазерного резонатора , позволяет учесть их меидеаяыюсть. Разделение влияния Факторов, определяемых различными элемещ&ии делает такой подход весьма плодотворный для практического использования.

На база разработанной модели теоретически и экспериментально исследованы элементы колноводного лазерного резонатора, определены их основные факторы, елияюцие на выходные характеристики генерации, выявлены области преобладания последних.

В качестве иллюстрации на рис.1 приведены некоторые результаты расчета по формулам (3-4), а также экспериментально измеренные оптические потери на различных элементах конструкции Не-Ые лазеров генерирующих на различных переходах (t-S43,5; С32.8 нм).

Рис.1 Потери за проход волноводного лазерного резонатора.

Цредставхеии: а) изолинии одинаковых потерь в системе; 6) дифракционные (1,2). волноводные (3,4) и суммарные (5) потери при идеальной (1,3) и неидеальной (2,4,5) юстировке элементов; в) расчиташши (1-4) к экспериментально измеренные (0,д)потери

для диафрагмы (1,2,О) и волновода (3,4, л) длиной 30 мм при идеальной (1,3) и неидеальной (2,4,0,4) юстировке; г) то на дли члноводов переменной длины при величине 1/р: 1.0 (1) и 1.9 (2).

Из представленного рисунка можно сделать заключения.

- Разработанная модель позволяет получить результаты расчи-танных оптических потерь в диапазоне 10_2-10-*, что полностью удовлетворяет лазерным системам, работающим на низкоэффективных переходах.

- Расчнтанные результаты показывают хорошее количественное соответствие с экспериментально измеренными, недостижимое в рамках общих численных моделей.

- Учет влияния дифракции на параметры гауссова пучка с помощью приближенных выражений, приведенных выше, возможен при 1.6 4«|/г0«3 .

Разработанный метод описания лазерных структур был использован для систем с проводящими волноводами. Основным отличием в данном случае являются Френелевские потери при распространении излучения в волноводе.

Получены аналитические выражения для оптимального пропускания волновода в зависимости от материала стенок. Показано, что в обычных условиях Я/А предпочтительным является волноводы с низкой проводимостью. ^

Более строгие модели волноводного лазера основаны на решении уравнений распространения излучения внутри волновода, дополненных условиями распространения излучения между его концами и зеркалами. Вследствие большого объема численных расчетов связь результатов с реальными параметрами системы оказывается, как правило, весьма опосредованной. Однако, с точки зрения оптимизации условий генерации, такой подход-оказался незаменим. Поэтому были использованы и получили дальнейшее развитие оба подхода.

Разработаны алгоритмы расчета лазерной системы с цилиндрической симметрией и ограниченными зеркалами. В отличии от ранее полученных выражений, для повышения точности расчетов, использовалось первое приближение не только в амплитудных, но и фазовых частях волновых уравнений. /Особое внимание было уделено повышению точности задания формы распределения амплитуды/. Задача решалась методом последовательных приближений.

Сравнивая начальное и конечное распределение поля после каждого прохода резонатора и повторяя численный расчет дифракционных интегралов распределение поля устойчивой моды получалось за 30200 проходов в зависимости от количества внутрнрезонаторных элементов.

Наиболее общим и информативным в плане определения оптимальных для генерации параметров системы оказалось определение собственных мод лазерной системы в виде решений комплексной матрицы полного прохода резонатора.

Моды произвольного несимметричного резонатора волновод, можно представить в виде решений на значения матричного уравнения вида

(а,, Р2,т2>(е1,Р1,т1)/?1° '"

содержащего собственные

(5)

где р-ый комплексный собственный вектор, т-ан компонента

которого описывает вклад волноводной моды в распределение

поля на конце волновода вблизи первого зеркала. Я'"1 -комплексная симметричная матрица, описывающая преобразование мод, отраженных от сферического (или параболического) зеркала с радиусом кривизны С, помещенного на расстоянии г от конца волновода радиуса а. £(|" - матрица, описывающая влияние одного прохода через волновод на распределение поля.

Основное внимание уделено оптимальным условиям для получения одномодовой генерации в результате конкуренции собственных мод системы. Показано, что подавление мод высоких порядков возможно за счет выбора оптимальных размеров волноводного резонатора, удовлетворяющим условиям разонанса. Определены области преимущественной генерации моды низшего порядка.

Во второй главе разработан общий подход описания неидеальных водноводних лагерных структур ИК- диапазона, использованный дли разработки волноводных СОх лазеров.

Общая проблема сводилась к решению следующих задач: а) определить оптические потери в системе для различных собственных мод волновохного лазера с учетом неидеальности волновода и

юстировки; 6) определить условия резонанса мод реального волноводного резонатора с учетом дисперсии среды и уширения линий; в) расчитать коэффициенты усиления системы для различных собственных мод для определения абсолютной величины выходной модности генерации.

Первоначально была разработана и детально опробована на серии промышленных лазеров LGK-8000 и LGK-8100 аналитическая модель Формирования потока излучения СОг лазера с волноводом прямоугольного сечения.

Развивая подход, разработанный Лбрамсом (R.L.Abrams), Дегнаном (J.J.Degnan) и Холлом (D.R.Hall), в рамках первого приблихения теории волноводных резонаторов были найдены аналитические выражения для вычисления потерь волноводных мод в системе, обусловленные следующими факторами: Отражение от стенок волновода:

<е.-1)

(6)

«.■«»•»Aj.o.-O-es-o.osei)'.

Шероховатость поверхности стенок и искривление волновода:

Ро+Р.

Re(nym) *

4RH

j

ím'ff'X^n'o'X

Ь'У

1,

ta» 4Jb* Л 3 *

jVl.nVlWjt", 2я„

(7)

<«>-!)* («,-1)

Преобразование мод на концах волновода после отражения от зеркал:.

ra'

К,' Щ1) (8)

N- 1d,NbJd'

Раэгюстировка зеркал резонатора:

- для 1 зерхала,

Потери. , , ц _ дщ, 2 зеркал,

(9)

• 0Г-Углы разъюстировки по осям хну.

В отличии от ранее использованных моделей здесь удалось разделить влияние различных Факторов на величину оптических потерь в системе, учесть нендеальность элементов и их юстировки .

На основании разработанной модели теоретически и экспериментально показано, что определение потерь в системе суммой диссипативных и потерь преобразования на концах волновода хорошо подходит для случая классического волноводного резонатора с идеально сьюстированными зеркалами, расположенными вплотную г. концам волновода. Поэтому в последующем, развивая подход, впервые предложенный Дж. Дж.Дегнаном (J.J.I'egiian) и Д.Р.Холлом (P.R.Hall) и модифицированный К.А.Киллом (C.A.Hill), разработаны методы и алгоритмы расчета спектра, мощности и модовой структуры генерации для лазерного резонатора с зеркалами, расположенными на некотором расстоянии от концов волновода. В этом случае энергетический коэффициент потерь находился в виде:

Ъш-2в„~ ¿1п|уд|| (10)

где Ул - собственное значение, матрицы прохода резонатора. Эта величина определяет коэффициент преобразования к- ой моды резонатора, определяемой как к-ый собственный вектор той же матрицы. Для классического, идеально с-ъюстированного волноводного резонатора эта мода близка к волноводной. Однако, как

показали исследования, в области резонанса для двух или более волноводних мод она можег суиественно изменяться вследствие, эффектов интерференции мод свободного пространства с волновод-ными. В отличии от ранее используемых моделей было показано, что данный эффект наблюдается даже при минимальных технологически достижимых зазорах (1 мм). Кроме того, в результате детальных экспериментальных исследований спектра генерации впервые удалось обнаружить эффект, аналогичный конкурирующим пучкам в твердотельных лазерах.

Из условий резонанса мод волноводного резонатора с учетом дисперсии материала и уширенип линий за счет столкновений полечены выражения для зависимости интенсивности генерации от параметров резонатора, условий усиления в активной среде.

Обчий вид полученных соотношений для расстройки частоты ЕНтп моды и нормированной к максимуму интенсивности генерации можно представить в виде:

. г I и, ) (

1+ с ь ' 111)

2*Д»

■г(И_гь<Уо> . (у-».)' ьда * (ду)» 1

т,п- числа пучностей поперечных мод в направлениях х и у, Ьо и Ь - соответственно резонансные длины резонатора для центра линии с' частотой V, и ЕНтп моды с частотой »„, Л - целое' число, v -текущая частота, Ьж -усредненный коэффициент потерь энергии,?„(») - коэффициент ненасыщенного усиления.

В нашей модели существенным было относительное распределение величины коэффициента^ усиления по различным вращательным линиям, а не абсолютная величина его. Поэтому последний определялся на основании четырех-температурной модели, используя коэффициенты Эйнштейна, определенные к настоящему времени -высокой точность».

Существенным моментом приближения модели к реальной системе явилось использование полученных эмпирически, на основании результатов эксперимен-тльных измерений, профиля распределения температуры по сечению волновода а также зависимостей полушири-

ны линий от парциальных концентраций различных газов 1/ айда:

Одной из основных нерешенных проблем была достоверная оценка параметров реальной резонаторной структуры, которую практически невозможно било провести с помощью независимых измерений. В частности, вариация размеров поперечного сечения волновода на уровне нескольких мкм, возникающая вследствие предельно достижимых технологических допусков, непредсказуемым образом изменяет спектр генерации лазера. Поэтому разрабатываемые ранее модели позволяли получать лишь качественную картину. Решение удалось найти с помощью статистического анализа экспериментальных данных, проведенного для серии лазеров одной партии. Использовались экспериментально наблюдаемые в свободном спектральном интервале последовательности мод различных линий. То есть

где верхние индексы и и т,п обозначают соответственно вращательное состояние и поперечные моды. Трехпараметрическая задача соответствия (в смысле минимального среднеквадратического отклонения) рассчитанных и экспериментально измеренных значений величин ЛЬ решалась с учетом ограничения на область возможных изменений размеров резонатора (волновода), полученные из предварительных измерений, наличия множества линий и мод с двумя взаимно ортогональными состояниями поляризации, наблюдаемых экспериментально. Искомый свободный спектральный интервал корректировался с нарастающей точностью по мере увеличения Лл>-я-1,Ал-л-1 и уменьшения вариации размеров резонатора. В результате удалось привязаться по длине резонатора к определенному свободному спектральному интервалу при определенном на уровне нескольких мкм поперечном сечении волновода.

Экспериментальная проверка разработанных моделей осуществлялась на технологических моделях СОг лазеров серии ЫЗК-вООО

А»„-5.685 (Фср/0.73*^+0.б^^О.Нцо+ОЛЗ^'**))

(12)

(13)

1В

д>

в)

V т.п

г» 1,1

г\ а,1-гг 2,1

в)

V ш.п

г« м -

гг и-

20 Я,1-

20 1.1 10

1в 1,1 -

Р.отн.ед 1.«

0 3

оч

йл

ПГГ

-I—I—I—I—|—I—ГТ-1-1-1-1-1-1—р-1—

20 24

Температура Т, С

Рис.2. Выходные характеристики волноводного С0г лазера.

и 1/ЗК -0100 с контролен спектра, кодовой структуги. мощности и поляризации генерации, а такхе юстировки и температуры

системы. Пример сравнения результатов расчета и экспериментально наблюдаемых линий для лазера ЫЗК-0000 представлен на рис.2. Здесь представлены измеренные: а) зависимость выходной мощности лазера от температуры (х). б) и в) области наблюдения различных * линий (о) и мод (и,я), поляризованных в вертикальной и горизонтальной плоскости соответственно и расчитанные: г) и д) результаты, соответствующие, приведенным на а) и б) соответственно и масштабированные по шкале температур с экспериментальными. Количественная корреляция областей проявления различных мод и в определенных интервалах выходной мощности свидетельствуют о возможностях • разработанной модели. Поведение системы в области одновременного резонанса нескольких мод можно объяснить только с учетом влияния активной среды.

на модовый состав и спектр генерации волноводного и, как его предельный случай, плоскорез наторного лазера. Следует отметить, что в последнем активная среда оказалась решающим фактором формирования модовой структуры генерации.

Теория активного волноводного резонатора строилась на основании модели комплексна 1 диэлектрической функции параболического профиля, разработанной Эрнстом (С.J.Ernst) и Битеманом (Н.J.Wittemnn) и развитой П.В.Короленко и В.Г.Макаровым для волноводных мод. Модели вышеупомянутых авторов использовали лишь Формальные параметры, не позволяющие судить о реальных процессах в активной среде. Кроме того для упрощения задачи, с целью получения аналитического решения, использовалось большое количество приближений и достаточно жесткие ограничения.

Разработанная нами модель активного волноводного резонатора позволяла ввести произвольную пространственную зависимости комплексной диэлектрической Функции активной среды, учесть как резонансные (насыщение усиления), так и нерезонансные (температурные неоднородности) взаимодействия излучения с активно!! средой. Поэтому рассматривался общий случай с учетом реальных Физнчесг.их параметров.

Поле актигного волноводного резонатора является решением скаляршч о волнового уравнения:

посвящена исследованию влиянии активной среды

(V)»ят+» 1Г)к'В(Г) -0;

Здесь первый член диэлектрической проницаемости не зависит от / и реальный внутри волновода, второй - содержит зависимость от / и мнимую часть.

Учет изменения плотности газа в виде д^/к-Ю"*, т.е. как малое возмущение, позволил представить поле активного волновода суперпозицией мод пустого волновода вместо описания поперечного профиля поля свободной двухразмерной функцией, распространение излучения в активном волноводе описывалось системой нелинейных цепляющихся уравнений для их амплитуд.

В окончательном виде задача активного волноводного резонатора сводилась к реиению нелинейного дифференциального уравнения для коэффициентов разложения его собственных мод по модам пустого волновода вида:

с&/&"*.&{*)&Лк) I

(15)

которое необходимо было решать для 0£г£йг с учетом граничных условий:

МО)-ДД< 0),

(16)

Ь. (Ь^ -й^ь. (V •

Матрицы йц и ^ описывают влияние зеркал резонатора и промежутков свободного пространства рассмотренные детально выше.

Для решения данного уравнения был разработан метод, являющийся развитием методов расчета пустого резонатора и позволяющий учесть нелинейные свойства активной среды. Самосогласованное решение находилось с помощью итераций при,первоначальном задании приближения для Ь, (ж) и сведении таким образом задачи к линейной. При реиении линейной задачи основным отличием от случая пустого резонатора являлась процедура определения матрицы' распространения Р,, которая заключалась в пошаговом

интегрировании уравнения (10).

Зависимость матрицы ¿> от г привод! г к лрог-гранстьенным биениям интенсивности поля вследствие пре'Чч лзованн.. пассивных мод резонатора (аналогично раз'ьюстировке гшссивногг. реэонат*"'.) а также вариаций интенсивности вносимых неоднородностью усн. .кия. Поэтому даже в случаи резонатора типа I модов<тп структура может сущестпенпо отличаться от волновод»"й.

В развитие предложенного общего подхода разработан ьахный дяя экспериментальной практики приближенный метод расчета длл резонатора достаточно высокой добротности, в котором влияние неоднородности усиления практически устраняется вследствие интерференции волн, распространяющихся в противоположных г-направлениях. Вследствие этого можно пренебречь зависимостью^ от г, коэффициенты в системе (15) становятся константами, и задача сводится к нахождению собственных значений данной матрицы.

Разработанная в рамках данного подхода макроскопическая модель активной среди учитывает нереэоиансиий 6ЛГ(?) и резонансный 8рЧ?) члены взаимодействия с полем излучения, обусловленные соответственно неоднородностямн температуры и усиления.

Окончательное выражение для диэлектрической проницаемости активной среды волноводного лазера полученное с учетом квадратичной зависимости нерезонансного и резонансного членов от координат :

1(х.у)'1*&1111+сжМа)г+сг1у/Ъ)1]

. 1.9гм(1*с,и/а)»*сг(у/Ы») к 1*сЫ*

1__(17)

1*1а{х.у)8Р/ (1+А1) •(2 Ф»*1)1 Л-2 (»-»„)/Д», БР*Р/ (2Х^аЪ) .

Величины ве1, Сх, являются свободными параметрами, ди-коэффицюнт усиления на оптической оси, сх, ст используются для моделирования пространственной неоднородности усиления, 1л(х,у) -распределение интенсивности, нормированное при условии постоянства полной мощности поля Р.

Оценки нерезонансной ч резонансной частей диэлектрической проницаемости показали, что для типичного одноканального вояно-водного СОг лазера нерезонансная часть доминирует над резонансной (|8лг(х,у) 1»я-10-5, |9е,(х,у) |<1.3-10"*). Однако, если значительно увеличить один из размеров прямоугольного волновода, что аналогично плоскорезонаторному лазеру, обе части уже становятся одного порядка величины. Поэтому при налом сечении волновода достаточно учитывать только нерезонансную часть , и задача решается без итераций. Для плоскорезонаторных структур приходится решать задачу в полном объеме.

Развитая общая модель активного волноводного резонатора позволила провести исследования влияния следующих факторов на параметры генерации системы.

- Градиент температуры по сечению разряда из-за охлаждения системы за счет диффузии. Характеризуется значительным падением температуры от центра волновода к его стенкам. В результате наведенного градиента показателя преломления излучение деФоку-сируется, но распределение фазы не изменяется.

- Неоднородность насыщения усиления может вызываться увеличением объема возбуждаемых мод (например; существенным увеличением одного из поперечных размеров волновода), степенью насыщения и неоднородностью коэффициента усиления. Первый фак" -¡р приводит к неоднородному усилению только в результате неоднородности насыщения. Это суу.ает пучок (относительно изменяемого размера волновода) и вызывает существенный фазовый сдвиг, соответствующий концентрации излучения в центре резонатора, которое компенсирует падение усиления за счет более сильного насыщения. Второй Фактгр определяет максимальные отклонения от кодовой структуры пустого резонатора при промежуточном уровне насыщения. Это связано с уменьшением величины вег для сильного насыщения. Последний фактор также может существенно изменить модовую структуру. Это связано с зависимостью- коэффициентов преобразования мод из (15) от Фурье-компонент профиля 8е. В частности, выпуклый профиль коэффициента усиления уменьиает, вогнутый - увеличивает отклонения от структуры пустого резонатора по отношению к случаю однородного ненасыщенного коэффициента усиления. Расстройка частоты также существенно изменяет модовую структуру лазерного резонатора вследствие сильной дисперсии в области полосы поглощения. При расстройке в высоко-

частотную область пучок уширяется, в низкочастотную - сужается. Данная зависимость определяется формой линии не только непосредственно, но также через зависимость от частоты модовой структуры вследствие неоднородности (выхода) усиления. Интересно отметить, что максимальное усиление наблюдается не в центре линии, а в более высокочастотной области.

Для иллюстрации вышесказанного в таблице 1 пннкедсны некоторые результаты исследования влиянии различных параметров на Фундаментальную моду генерации активного лазерного резонатора. ■

На основглнии результатов расчета нескольких самосогласованных мод определялось, будет ли активная среда способствовать одномодовому режиму генерации. Для этого выходную мощно-гь Фундаментальной моды активного резонатора сравнивалась с мощностью всех остальных.

Табл. 1 Относительное содержание моды Б'Игп в зависимости от

параметров.

Величина параметра 0 0.5 1 2 5 10 15

1 0.9985 0.9934 0.9260

а, мм С Ь=1 мм) 0.9999 0.9936 0.8409 0.5757

8Р 1 0.908 0.841 0.833 0.896 0.952

На основании полученных данных сделаны следующие заключения.

- Наиболее сильным оказывается насыщение для моды ЕНП.

- Падение выхода от центра к стенкам волновода также дает преимущество моде ЯН,,.

Неоднородное распределение температуры приводит к увеличению мощности Фундаментальной и уменьшению для других мод. Это согласуется с уширением пучка, отмеченным выше и связанным с более эффективным использованием сечения активной среды.

Таким образом, пространственная зависимость температуры по сечению волновода стабилизирует режим одномодовой генерации в Фундаментальной моде.

Результаты исследования конкуренции мод активного резонатора в зависимости от расстройки частоты позволили сделать

следующие заключения.

Максимум выходной энергии фундаментальной модыВН11 смещен от центра линии в более ьысокочаототную область.

- Уменьшение различия в выходной энергии фундаментальной моды по отношению к другим, например ЕХц, наблвдается по мере увеличения расстройки частоты также вследствие увиренин пучка.

П четвертой глав« приведены результаты исследований по оптимизации параметров генерации волноводных [азових лазеров различного типа.

Как правило, оптимальным режимом генерации лазеров является однсмодовый. Однако для различных типов лазеров причины появления многомодовой генерации обусловлены существенно различными факторами. В частности, для многоцветных газовых лазеров видимого диапазона, наиболее существенным моментом является конкуренция различных иод одной линии. В нестабилизированнык СО, лазерах термический дрейф вызывает случайные переключения генерации не только в различные моды, но и линии. Кроме того, как было показано в предыдущих главах, даже собственные моды низаего порядка могут иметь достаточно слохную и неоднозначную пространственную структуру. Поэтому При обсуждении проблемы оптимизации параметров лазеров различного типа необходимо было уточнить понятие качества пучка генерации.

Рассмотрены два критерия. Первый основывался на однородности перетяжки пучка в процессе нестабилиэированного дрейфа лазерных параметров в области автографа. Второй - на отклонении модовой структуры от чисто кйц или ТЕЦ/ь моды. Оба подхода важны для полного описания системы. Однако для практики более последовательным является второй, так как обычно необходимо простое устройство, гарантированно выдающее »году, похожую на в течении длительного времени.

Ориентируясь в основном на этот подход и опираясь на разработанные модели и результаты экспериментальных исследований, мохно суммировать основные критерии оптимального еолнввод-ного лазерного резонатора следующим образом:

1. Соответствие размеров волновода условиям резонанса мод низкого порядка.

2. Выполнение условий резонанса для преобразования волноводных мод в моды свободного пространства.

3. Выбор оптимальной формы волновода.

Показано, что реализации первого критерия связана с возможностью выбора геометрии резонатора, в которой различие частот между УJ,lí и кратно ылнчине с/. Тогда мода на

выходе ич лазера всегда будет совпадать с БНп по фазе и последняя превалировать как имеющая бо -:е низкие потери (исключая случаи сильного влияния интерференции на модовую структуру генерации). Аналогичные условия применимы для всех остальных мод высокого порядка. Отметим, что данное совпадение для поперечных иод выполняется очень хорошо (порядка 1 к 10000) для различных аксиальных мод одной и той же ' линии и достаточно хорошо (порядка ог 1 к 10 до 1 к 100) для различных линий в частности СО,| лазера. В общем в.!г>е для круглого н прямоугольного сечения резонатора соответственно это можно записать как

^ - 2«з

*Чг _ 8д (1В) ка* «|ш'-т"*п'-л'Т «-1,2,3,4,----

На Рис.3 в качестве иллюстрации представлены решения уравнения (18) для нескольких мод низкого порядка и в-1,2,3,4. Для круглого сечения сравнение проводится с модой с п-0,ш-1, в то время как для прямоугольного -

Рис.3. Оптимизация размеров волновода.

На рисунке представлен решение уравнения (18) для СО, лазера типа I с квадратным сечением волновода (а) для ВНи (1,2), ВНг1

(3,4), Е!!12 (5,6) мод н Н- Но лазера с круглым сечением волновода (б) для ЯЯ12 ( 1,::), Е?/„ ( !,4), Ш,< (5,«) мод.

Из этого гис/нкл видно, что р" !•■ оепх, выбор рл?,моров волноводного резонатора оптимизированных для одномодопого режима генерации строго индивидуален н по- втг.ры X,оптимизирован • ная длина волновода круглого сечения в отличии от квадратного оказывается значительно чеиг.хе. Наиболее гутестр.енним Фактор оптимальных размеров волносода оказался для тимопиднихСО, лазеров с волноводом прямоугольного ссчени«.

Для ; [ета второго критерия необходимо учесть ипт«ч><!«!р«*нци!з не только волноводнык мод, но также мод споиодипго пространства. Получить аналитическое выражение для записимосги потер! резонатора от не представляется возможным. Однако,

матричное уравнение полного прохода резонатор« на собственны« значения,были получены зависимости, приведенные графически 1 Рис.4.

Рис.4, оптимизация полноводного резонатора.

Здесь показаны зависимости потерь симметричного полноводного резонатора от величины зазора между концами волнегода и зеркалами (а) при 1>/>а,"О.35,Я0»а/*а'О.ОО2 и от дл.жч волновода (б) При */*а»-0(1), 0.02 (2 ),0.06(3) и Яв»в/*а-0.С02.

Как- видно иэ рисунка, всегда можно найти область величии ж1,21 в которой потери лазерного резонатора будут иметь минимальную величину. Кроме того, при учете промежутков свободного пространства между волноводом и зеркалами становится немонотонной и зависимость потерь от длины волновода. На Рис.4 в

качестве примера представлена зависимость от этого параметра для моды наиболее низкого порядка. Исходя из технологических особенностей изготовления излучателя,данный фактор оказался наиболее суще стремным для многоцветных.лазеров видимого диапазона .

Заключительным, наиболее существенным моментом, оказалась возможность дополнительного уменьшения потерь, а соответственно увеличения выходной энергии волноводных лазеров видимого диапазона за счет вариации формы волновода. В частности, использование волноводного капилляра слабо конической формы позволяет снизить потери как за- счет уменьшения количества отражений, так и дифракционных потерь на выходе волновода. На рис.Б в качестве примера представлены зависимости потерь в волноводного резонатора,

расчитанные для конических волноводов круглого сечения в зависимости от входного сечения и угла коничности- волновода. Из рисунка также видно, что даже малая отрицательная коничность (на уровне 10"') дает вклад по потерям, равный

суммарным идеальной системы. рис ¡. Иэолинии отношения потерь

В пятой глава приведены конических волноводов к прямым: результаты исследования фото- ^Ц',1'1 °-5<2>' • 2(4)'

физических процессов в газообразных и конденсированных активных средах в условиях взаимо-. действия с интенсивным оптическим излучением.

В главе 3 в рамках макроскопической модели показано влияние активной среды на спектральные и энергетические характеристики пассивного лазерного резонатора. Для более детального изучения связи внутренних параметров молекулярных систем, используемых обычно в жидком и газообразном состояниях, и генерации системы в целом можно использовать методы спектроскопии и люминесценции. И основным фактором, взаимосвязывающим систему, является поле мощного оптического излучения, которое в то же время служит своеобразным инструментом управления как внутри,так и межмолекулярных процессов. Поэтому при изучении переопределения энергии возбуждения, под дейгтнием внешнего излучения (ПЭВ) его можно разделить на возбуждающее (ВИ) и дополнительное

или управляющее (УИ).

В гайках подхода, основанного на решении системы беллансчых уравнений, изучено преобразование энергии возбуждения с учетом УИ. Показано, что в случае низкого кнантового выхода фотофизических реакций и малых скоростей переходов в триплетное состояние, количество Фотонов 1С, испускаемых молекулой в состоянии , определяется следующим сбразои:

о

где Л;(ДС:) - средняя за интервал времени йt населенность

состояния п^кц - скорость излучлтельного перевода ке.тду

состояниями 1 и ¡. "дльиейиие варианты расчета квантовой интенсивности Флуоресценции зависят от параметров ВИ и УИ. В частности, в простейвем стационарном случае при слабом возбуждении отношение квантовой интенсивности испускания молекул из состояния Я! в отсутствие I' и при наличии X, УИ будет

(20)

Здесь введены параметры сечения ав и эффективности взаимодействия с УИ ч.

Из выражения (20) видно, что наличие УИ приводит в первую очередь к уменьшению квантового выхода флуоресценции в отличие от э<М>ектов насыщения, где ч не изменяется, или многофотонного поглощения, когда однозначное определение ц вообще затруднено. Кроме того, наличие ПЭВ обнаруживается уже при таких плотностях излучения, когда другими нелинейными эффектами ещч можно пренебречь. Если о„ определяется первым членом, то преобладают вынужденные переходы вниз, если вторым - вверх. ПодобМое разделение гтжно как с точки зрения влияния ПЭВ ил характеристики молекул, так и возможного использования данного явления.

Исследования мел^нмзма ПОВ для широкого класса соединений, основанные на использовании спектральной и ориентационной

селектньности данного эффекта, показали, что, как правило, в газообразном состоянии ПЭВ определяется переходами вверх, в конденсированном-вниз. Следует отметить, что ориентацноннаи селективность ПЭВ позволяет сделать выбор в пользу одного из механизмов на основании лишь знака изменения степени поляризации люминесценции.

При уровнях мощности излучения, необходимых для эффективного ПЭВ, начинают проявляться многофотонные процессы, отличающиеся существенным образом от обычного возбуждения. В первую очередь это касается процессов двухфотонного поглощения как наиболее эффективных. Совместные спектральные и поляризационные исследования процессов двухфотоиного поглощения и испускания в молекулах позволили получить новую информации как об их свойствах,так и о характеристиках самих фотофизических процессов. В частности,экспериментально обнаружена существенная спектральная неоднородность анизотропии двухфотонного поглощения и люминесценции молекул низкой симметрии. Спектральная зависимость может быть как линейной.так и нелинейной, причем характер ее определяется условиями двухфотонного возбуждения (частотой и взаимной поляризацией возбуждающих потоков) й особенностями строения молекулы.

Анализ полученных результатов, проведенный в рамках теории возмущений, позволил объяснить полученные зависимости проявлением электронно-колебательного смещения, которое оказывается более эффективным, чем в случае однофотонного возбуждения за счет участия в элементарном акте поглощения высоких возбужденных состояний. Таким образом можно заключить, что при взаимодействии с интенсивным оптическим излучением в спектроскопических характеристиках молекул могут проявляться весьма глубокие и тонкие внутримолекулярные процессы.

На основании результатов исследования ПЭВ, обусловленного вынужденными переходами в основное состояние, разработаны методы определения спектроскопических характеристик молекул, . связанных с параметрами первого возбужденного состояния.. В частности, определение спектра коэффициентов Эйнштейна при измерении интенсивности излучения на Фиксированной частоте. Это позволяет измерять спектры испускания молекул даже-при наличии значительно превосходящего по интенсивности излучения другой природы, что невозможно при традиционном методе записи спектра. С другой стороны, зная параметры молекулы (например, из слек-

зльнмх измерений), мо.*н.< <"'пи;делить плотность ci ,/Т'. вого тока, эффективно взапмод-- Г'струпщего с образцом. Для импуЛ!-их лазерчих нсточникор такая задача вссьма актуальна > гвя>и

сложностями учета щ-оетранст! .. иной и рр^менной структуры чка.

Показано, что при наличии эффективного канала ПЭВ "вверх" является возможность определения параметров высоких воз-жденных состояний, молекулы с помпзыи стандартной методики следования ПЭВ. В обж м случае интенсивность люминесценции ределяется как насыщением состояния, так н ПЭВ н достигает ксимальной величины при интенсивности возбуждения

WKi<>«"»J<"1/"< (2D

е т„ - время жизни состояния 8„. Полученные таким образом личины о,„ и тп хорошо совпадают с результатами измерений тодами Флеш-Фотолнза и спектроскопии высокого временного зревения. Поэтому имеются хорошие переспективы использования В для определения параметров молекул, получаемых ранее только использованием достаточно сложной техники.

Данный вывод подтверждается еде и способностью ЛЭВ конкури-гвать с процессами преобразования энергии возбуждения, обус->вленными внутри - и межмолекулярными взаимодействиями. Разви-я представления о процессах поглощения-испускания в молекуле учетом конечной величины скорости релаксации в еостоянияхв, Bt на случай нескольких потоков взаимодействующего с ней 1тенсивного излучения, показано, что вследствие высокой селек-1вности оптическое излучение может использоваться для определил параметров внутри и межмолекулярных процессов, а также давления ими.

При ПЭВ вверх в результате внутренней конверсии происходит »Фективное заселение состояния S, с избытком колебательной

1ергии . Причем при »„но" см2 и Г^-ЮО/йт/а»* величина ЯГ,-1011С"1 оказывается сравнимой со скоростью процесса териа-1зации. Поэтому ПЭВ может, в частности, увеличивать средний шас колебательной энергии возбужденных молекул, причем ие свивалентно увеличению равновестной или эффективной температу-1. С другой стороны, наличие эффективного канала ПЭВ состояний

.51О10с"1) и 8п(кв>1с1) за счет, например» процесса .изомеризации, позволяет достичь аналогичного результата за счет конкуренции с процессом колебательной релаксации. Определение эффективности данного процесса по линиям резонансного комбинационного рассеяния позволило зафиксировать структурные изменения в молекуле, вызываемые возбуждением различных типов колебаний, а также их взаимодействие.

Аналогичная методика с использованием линий когерентного антнстоксова комбинационного рассеяния использовалась для непосредственного измерения распределения температуры по сечению волновода работающего СОг лазера в зависимости от мощности излучения в резонаторе.

ПЭВ вниз является эффективным инструментом изучения и управления динамикой процессов межмолекулярного взаимодействия. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показали, что конкуренция сдвига центра тяжести спектра излучения в .процессе межнолекулнрной релаксации й дезактивации возбуждении вследствии ПЭВ приводит к возникновению спектральной зависимости как его эффективности q, так и анизотропии испускания растворов Р (Рис.6 а). Величины Р и ч определяются не только параметрами УИ, но и характеристиками самого процесса релаксации, чго позволяет использовать ПЭВ для их исследования. В частности по мере уменьвения частоты возбуждения спектральная зависимость Р статистическим характером уширения уровней.

В случае, когда скорость возбуждения сравнима со скоростью ори-ентацнонной релаксации, т.е.

«.Л-*«"1.

возрастает

эффективность переходов с поглощснчем из нерлвновестннх состоя-

также уменьшается (Рис.66), что связано со

|/,108см-1 1'.Ю3см-»

Рис.6. Влияние ПЭВ н;! интенсивность з (4) и анизотропию Р (о ) люминесценции.

ний. В результате может осуществляться своеобразная ступгнчлтая "раскачка" межмолекулярной релаксации, впервые обнаруженная экспериментально. Данный эффект проявляется при ьыполнении следующих условий Д С.>-т, т„—г, ОщГ.-т,"1 . Таким образом, с помогаю УИ полно в определенной степени управлять раз1эитием процессов межмолекулярной релаксации но вариацией термодинамических параметров ( температура, вязкость, концентрации), гак ото обычно делается, а за счут уменьшении времени хизпи молекул.

Одним из важнейших параметров межмолекулярных взаимодействий является функция Флуктуациониого распределения активных центров по частоте электронных переходов. Изучению данного параметра было посвящено много работ, однако анллиз их результатов указывал на отсутствие критериев, позволяющих сделать обоснованный выбор о пользу того или иного внда Функции распределения. Для решения данной задачи был использован подход, основанний на выборе объектов исследопания с четко выраженной колебательной структурой и поэтому даюикх более однозначные экспериментальные данные, с последующим подбором искомой функций методом итераций при численным моделированием спектроскопических характеристик раствора. Это позволило определить в качестве экспериментального критерия выбора формы функции флуктуационного распределения площадь нормировантт спектров испускания, доказать наличие асимметрии данной функции, обнаружить корреляции ее параметров со структурой равновесной конфигурации молекулы и ее изменениями при оптическом возбуждении.

УИ по существу формирует дополнительные каналы преобразования энергии возбуждения. Высокая селективность его (как спектральная, так и ориентационная) позволяют направленным образом воздействовать на параметры генерации молекулярных систем и, в частности, управлять такими характиристикаии, как порог, анизотропия и спектр генерации, регулироваться эффективность фотохимических процессов. Особо необходимо отметить, что зачастую ВН одновременно является и управляющим (при уровнях мощности далеких от насыщения), учет этого обстоятельства является очень важным для оптимизации условий оптической накачки.

Другим наиболее важным аспектом использования ПЭВ в плане оптимизации условий генерации является возможность воздействия на временные характеристики генерации. Показано, что дантя возможность может реализовываться либо синхронным с накачкой

изменением населенности и времени жизни состояний, мехд которыми Формируется генерация, либо воздействием на них уже процессе сфорнироваввейся генерации. Использование второг варианта, в частности, позволяет реализовать режим генераци одного сверхкороткого импульса лазера при уровнях накачки существенно превышающих порог генерации за счет подсветки УИ.

Таким образом, перераспределение энергии возбуждения вызываемое управляющим излучением, оказывается весьма сущее таенным не только в плане развития представлений о процесса: усиленна и генерации света молекулярных системах, но и достаточно эффективным инструментом управления параметрами генераци! лазеров.

В дестой главе изложены разработанные методы и средстве обеспечения экспериментальных измерений, результаты поиска новых областей применения лазерных источников излучения.

Для исследования волноводных лазерных систем различного типа, генерирующих на низкоэффективных переходах необходим«: было измерять оптические потери различных элементов в диапазоне 10"4-»10"1 , прямые методы записи пропускания стандартными спектрофотометрами не обеспечивают требуемую точность. Поэтому была разработана экспериментальная методика измерения оптических потерь с помощь« сканирующего интерферометра Фабри-Перо, геометрия которого была аналогична резонатору лазера. Создана установка на базе скоростного регистратора, управяемая от персональной иини-ЭВИ. Разработан ряд специальных методов применительно к данной методике для повышения точности измерений. В частности. Формирование пробного гауссова пучка, исключение обратной оптической связи от различных элементов, статистическая обработка формы фотоэлектрического сигнала, варьирование скорости сканирования интерферометра. В результате удалось измерять потери элементов лазерного резонатора ( диафрагм, зеркал, капиляров и т.п.) на уровне 5 10-®.

Исследования нелинейных оптических процессов включали'три момента: наличие достаточно интенсивных возбуждающих световых потоков в пироком спектральном диапазоне; одновременное получение возможно больвего количества спектроскопических параметров объекта и взаимодействующего с ним излучения от каждого импульса ОКГ вследствие невысокой частоты повторения мощных лазерных импульсов и относительно высокого уровня Флуктуаций энергетических и временных параметров в них; оперативной

Зработки большого обыма информации в процессе работы для онтроля и корректировки эксперимента. сохранения и многоратного использования массивом данных для различных целей, острого наглядного представления расчетов нелинейных хлряк-еристик в виде графиков и т.д.

Для регистрации и обработки спектральных и кинетических »ракгсрнстик оптических процессов, нмекщих низкую эффективность взаимодействия излучения с веяеством ( в частности, вухфотонного возбуждения люминесценции, вынужденного рассеп-ия и т.п.) разработан спектрометрический комплекс, включпюяий истемы: возбуждения, оптическую, синхронзамии, регистрации, правления и обработки данных, осуществляемых от мини-ЭВМ. В истеме возбуждения использовались моноимпульсные ОКГ на убине, алюмоиттриевом гранате н фосфатном стекле с каскадами силител^й, преобразованием излучения с помощью нелинейны* ристаллов и лазеров на красителях. Многоканальная система егнстрацни фотоэлектрических сигналов представляла собой тробируюций интегратор, реализованный на базе быстрых фотопри-мников ФЭУ-87 и ЛФД-2 с разработанными широкополосными полоса пропускания до 1000 КГц) усилителями и стробоскопичес-их преобразователей напряжения В9-5.

Система регистрации управлялась от специально разработан-ого модуля, состоящего из устройств дифференцирования, дискри-инации нулевого уровня и паралхлельно включенного амплитудного искриминатора. Модуль обеспечивал привязку системы к опреде-енным фазам опорного сигнала с точностью 0,3нс для импульсов лительностью около 20 не при флуктуациях амплитуды порядка ■•10.

Важным моментом яплялось введение опорного канала, в ачестве которого использовался один из каналов системы регис-рации. Это позволило проводить измерения мгновенных значений нтенсивности коротких (несколько наносекунд) импульсов.

Разработанное математическое обеспечение позволяло решать яд экспериментальных задач в диалоговом режиме, проводить татнстическую обработку результатов и выводить информацию на нешние устройства.

Для повышения точности измерения временной формы оптическо-о импульса наносекундного диапазона, инициированного нелин> <ым процессом, разработан метод, основанный на использовании аносекундного светового потока, а также полученного из него

путем нелинейного преобразования, например, излучение основной частоты лазера и его второй гармоники. Проведенные измерения показали, что таким образом^ удается определить импульсную переходную характеристику системы регистрации с погрешностью не более +6% при длительности применяемого для измерений импульса на порядок больше,

Гаэработан метод разделения линейных и нелинейных процессов, основанный на кинетических измерениях формы суммарных импульсов. В частности, для одно- и двухфотонно возбуждаемой люминесценции они могут быть определены делением суммарного контура испускания образца на элементарный контур однофотон-новозбуждаемой люминесценции. Оценки показали, что при длительности возбуждающих импульсов -30нс и времени разрешения системы регистрации -Знс , ошибка определения двухфотонновозбуж-даемой люниесценции составляет не более 10* даже в случае, когда интенсивности одно- и двухфотонно возбуждаемой люминесценции соотносятся как 3.1.

На основании результатов исследования ПЭВ, индуцированного УИ разработан метод определения спектра коэффициентов Эйнштейна для спонтанных переходов, т.е. истинного спектра люминесценции, основанный иа измерении эффективности фототушения люминесценции перестраиваемым излучением и обладающим рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционным. В частности,расширяется спектральная область измерений, особенно в ИК диапазоне, существенно снижаются требования к используемым Фотоприемникам, отпадает необходимость предварительной градуировки системы регистрации, появляется возможность измерения, спектров соединений в условиях интенсивного Фонового излучения.

Разработан метод управления параметрами термообработки поверхности металла варьированием режима работы лазера, на основании которрго реализован метод изготовления образцов со стандартными дефектами на поверхности металла для калибровки дефектоскопов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. В райках геометрической и волновой оптики для дифракционно ограниченных оптических резонаторов разработаны приближения, позволяющие описать волноводные структуры, характеризуемые предельно низкими селективными оптическими потерями. Разработаны экспериментальные методы исследования' таких структур, позволившие выделить основные Факторы, определяющие энергети-

ческую и модовую структуру генерации в них. Определены условия и границы применимости приближений;

2. На основе разработанных приближений построены аналитические и численные модели волноводных лагерей, генерирующих на перехода;: с низким коэффициентом усилении, а такте основных элементов данных лазеров. Показана эффективность предложенных моделей при характерной величине оптических потерь в системе на уровне 0.01-13. Выявлены основные критерии оптимизации выходных параметров лазеров данного класса, реализованные на серии многоцветных Не-Ис лазеров и Не-йе лазере.

3. На базе представления электромагнитного поля в лазерном резонаторе суперпозицией конечного числа парциальных волн, периодически преобразующейся в зависимости от симметрии структуры и граничных условий разработаны аналитические и численные модели иеидеальных волноводных лазерных структур ИК диапазона. Определены основные Факторы, влияющие на стабильность выходной мощности и модоьой структуры генерации в них, методы их оптимизации, реализованные для серии волноводных СОз лазеров.

4. Разработан метод экспериментального определения условий резонанса собственных мод реального волноводного лазерного резонатора. Применение данного метода позволило впервые экспериментально обнаружить и исследовать деформацию спектра генерации серии СОа лазеров с волноводом прямоугольного сечения и плоскими зеркалами. Обнаруженный эффект обусловлен двумя факторами: конкуренцией пучков, соответствующих различным модам, но имеющих одинаковую эффективность вследствие Факторов разъюсти-ровки одного из них и неустойчивостью интерферирующих частично когерентных мод и подавлением их более низкоэффективными, но некогерентными вследствие ортогональной поляризации. Выяснено, что при увеличении объема возбуждаемых мод (плоскорезонаторные лазеры) влияние данного эффекта усиливается;

5. Па основе макроскопической модели активной среды развита теория активного волноводного лазерного резонатора. Определены основные Факторы влияния активной среды на модовую структуру генерации. На базе построения комплексной матрицы прохода резонатора разработаны численные модели волноводных СОа лазеров, поволяюаие учесть влияние резонансных эффектов насыщения усиления и нерезонансных - наведенной термической меоднородн

ти , а также индуцированных излучением периодических структур ■ активной среде. Развита теория активного полноводного реэоиато-

ра на случал большого объема возбуждаемы* мод (плоскорезонатор-ный лазер). Показана перспективность данных структур для создания ново1о поколения высокоэффективных, малогабаритных лазеров ПК диапазона.

6. Определены основные факторы корреляции макроскопических параметров активной среды с микроскопическими характеристиками молекулярных систем. Показана определяющая роль излучения в Формировании среды активного резонатора. Систематически изучено влияние интенсивного излучения на спектроскопические характеристики молекулярных активных сред в жидком и газообразном состояниях. Определены основные каналы преобразования энергии возбуждения под действием внешнего излучения. Используя спектральную и орнентационную селективность последнего, обнаружен и реализован ряд новых возможностей как изучения,так и управления параметрами молекулярных систем в различных агрегатных сотояни-ях.

7. На основании результатов теоретических, и Экспериментальных исследований поляризованной нелинейной люминесценции изотропных сред разработаны новые высокоэффективные методы исследования спектрально-люминесцентных характеристик молекул и параметров межмолекулярного взаимодействия, в том числе определение спектральной зависимости коэффициентов Эйнштейна для вынужденных и спонтанных переходов с излучением, характеризующийся рядом преимуществ по сравнению с традиционными, определение эффективного времени релаксации иежмолекулярного взаимодействия. Кроме того продемонстрирована возможность использования внешнего излучения в качестве достаточно тонкого и точного инструмента управления основными спектроскопическими характеристиками активных сред".

8. Впервые экспериментально доказана возможность управления процессом формирования сольватной оболочки молекулы с помощью внешнего оптического излучения, позволяющего как подавлять,так и в определенной степени усиливать процесс релаксации межмолекулярного взаимодействия в растворах. Это открывает дополнительные возможности исследования межмолекулярной релаксации методами стационарной спектроскопии.

9. Впервые экспериментально обнаружена и систематически изучена существенная спектральная неоднородность анизотропии поглощения и люминесценции молекул низкой симметрии при двухфо-тонном возбуждении. Показано, что обнаруженное явление можно

объяснить во втором приближении теории вибронного смешения электронных состояний с участием молносимметричных колебании. Выявлены и исследованы корреляции обнаруженного явления с особенностями структуры, приближенной сиимец ней равновесной конфигурации, а также актиьных при дну«Фотонном переходе колебаний в возбужденном состоянии молекулы, услориями во?буж-дения.

10. Разработан и реализован ряд методов измерения параметров лазерных элементов и характеристик процессов нелинейного взаимодействия излучения с веществом, способы повышения точности измерительной аппаратуры, использования лазерного излучения;

созданы следующие измерительные комплексы:

измерительный комплекс для исследования оптических характеристик лазерных элементов на базе сканирующего интерферометра и скоростного регистратора, управляемого от мини-ЭВМ;

измерительный комплекс для исследования спектральных и поляризационных характеристик, а также модовой структуры генерации COz лазеров ;

- многоканальный спектрометрический комплекс для исследования однократных импульсных процессов нелинейной люминесценции на основе стробоскопического аналого-цифрового преобразования сигнала фотоприемника, субнаносекундной временной привязки измерительного тракта к различным Фазам импульса возбуждения и накопления результатов в мини-ЭВМ;

- система субнаносекундной временной привязки измерительного тракта к различным фазам однократного импульса возбуждения;

Газработан и реализован метод управления параметрами термического воздействия лазерного излучения на поверхность металла с помощью специального подбора режима работы импульсного лазера.

Основные результаты диссертации опубликованы:

в препринте

1. Бык Я.П., Воропай Е.с., Гусенков С.И., Колесников В.Н., Ревинский В.В., Саечников В.А., Чернявский П.*. "Автоматизация эксперимента в нелинейной спектроскопии" - Препринт ФИАН ни. Лебедева, 61, Москва, 1986, 21 с.

в статьях:

2. Бутько А.И., Воропай Е.С., Жолнеревич И.Я., Саечников В.П., Саржевский A.M. "Исследование спектральной зависимости стерени поляризации при световом тушении" - Известия АН СССР,

сер. фиэ., 1976, т.42, 37, с. 626-629.

3. Воропай Е С., Кирсанов Л.А., Саечников В.А., Севченко А.К. 'Исследование влияния температуры на вероятности переноса энергии и безызлучательных потерь в системе уровней бенэоилацс-тоната европия"- Ж. прикл. спектроскопии, 1979, т. 31, вип. 3, с. 493-498.

4. Воропай Е.С., Коява В.Т., Саечников В.А., Сараевский

A.M. "Некоторые особенности проявления неоднородного ужирения уровней производных антрацена в условиях переноса энергии электронного возбуждения" - Ж. прикл. спектроскопии, I960, т. 32, вып. 3, с. 457-462.

5. Бутько А.И., Воропай Е.С., Гайсенок В.А., Саечников

B.А., Саржевский A.M. "К вопросу о проявлении электронно-колебательного взаимодействия в анизотропии испускания молекул при двухФотонном возбуждении" - Оптика и спектроскопия, I860, т. 46, вып. 3. с. 1216-1219.

6. Воропай Е.С., Саечников В.А., Саржевский A.M. "Влияние структуры молекул иа величину и характер неоднородного увиргиия уровней при наличии переноса энергии" - Ж. прикл. спектроскопии, 1981, Т. 34, ВЫП. 2, с. 312-318.

7. Воропай Е.С.., Гайсенок В.А., Саечников Б.А., Саржевский А.М "Влияние ориентационной дипольной релаксации на спектрально-люминесцентные свойства растворов сложных молекул в условиях взаимодействия с лазерным излучением" - Вестн БГУ им. 0.И. Ленина, сер. 1, 1981, 3, с. 3-10.

8. Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Саечииков В.А., Саржевский

A.M. "Межмолекулярная релаксация в условиях ионного возбагжде-< НИЯ" - Доклады АН БССР, 1981, т. 25, вып. 3, с. 217-220.

9. Бутько А.И., Воропай Е.С., Гайсенок В.А., Саечников

B.А., Саржевский A.M. " Особенности проявления иелзаолскулярной релаксации в спектрально-люменисцентных характеристика* растворов молекул в условиях светового тушения люминесценции" Оптика и спектроскопия, 1882, т. 52, вып. 2, с. 253-257,

10. Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Саечников В.А., Саржевский A.M. " Исследование спектральных характеристик растьоров сложных молекул посредством светового туяенмя"

Ж.Прикл.спектроскопии, 1982, т. 36. еап, 2, с. 230-236.

11. Воропай Е.С., Давутмм A.A., Саечнике» В.А,, Саржевский A.M. "Спектральные характеристики хеегких раЛесров органических молекул в условия #*укигаииоииог® |гхиг<еяяа грозней" -

iectHHi: ЕГУ им. В.Н. Ленина, сер. 1, 1382, 44 стр., рук. деп. в 1ИШ1ТИ 24 карта 1932 г. , ЗС'8-82 Деп.

12. Воропай К.С., Саечников В.Д., Сархевский Л.И. " Исследование формы функции флуу-.ту^мг-ттюго распределения флуоресисн-•пых молекул по энергии з:-:.нногействмя с растгоритс. *?м " - Ж. 1рикл. спектроскопии, 1Р83, т. ЗЕ, run. 1, с. 1ЛР-144.

13. Воропай Е.С.., Гай сем'-к В.Л , Кирсанов П.Л., Саечников S.A., Сараевский A.M. "с.лг кт ралънс - поляризационное харяктерис-■нки люмеиисценцин гапперов органичгскнх молекул г условия* 'Еетового тушения" - Ж. прнкл.спектроскопии, 1983, т. 33, вып. !, с. 912-918.

14. Воропай Е. С. , Саечников В.А. "Световое тушение ч его 1спользопание для определения спектрально-дюминеецг ныч ¡арактеристик" - Вестник РГУ им. Р.. И. Бенина, сер. 1, 1Я83, 85 :тр. , рук. деп. о Г< rüüniTii ¡'З лыуетд 1933 г., 807Бе-Д83.

15. Воропай P.c., Гайсенок В.А., Кирсанов A.A., Саечников i.A., Сараевский A.M. "Спектральнс-поляризационны* харлктерис-■ики люминесценции растворов органических молекул в условия* :ветового тушения" - Огтгика и спектроскопия, 1Р(М, т. 5?, вып.

с. 230-233.

16. Еутько А.И., Воропай F.C., Гайсенок В.А., Гусенков СЛ. 'лучников в. П., '~чр*евский A.M. "Проявление электронно-колеба-•ельного взаимодействия в анизотропии днухфотонного поглощения •аетворов производных фталимида" - Оптика и спектроскопия, 934, т. 56, вып. 5, с. 308-812.

17. Воропай Е.С., Гусенков С.Н, Саечников В.А. " Колеба-ельные спектры 3,4-аминопроизводных фталимида"

t. прикл.спектроскопии, 1985, 8 стр., деп. в ВИНИТИ 27 июня 1905 \ 6351-1385.

18. Воропай Е.С., Горбачев см., Саечников В.А., Черенда 1.Г., "0 структуре спектров люминесценции ионов церия" - Оптика I спектроскопия, 1987, т. 62, вып. 3, с. 1320-1322.

19. Воропай B.c., Гусенков С.Н., Ермалицкмй Ф.А., Саечников i.A. "Модуль прецезионной синхронизации с субнаносекундным >азреаением" - Приборы и техника зкеперимента", 198Т, вып. 1,

243.

20. Бык А.П., Воропай Е.С., Гусенков С.Н., Вриалицки* ♦.Д., 'евинский В.В., Саечников В.А. " Автоматизированный спектромет->ичеекий комплекс длянсследованм* нелинейны* оптических процессов"- Ж. прикл. спектроскопии, 1987, т. 47, вып. 1, е. 148-

21. Бык А.П., Воропай B.C., Гусенков C.II. . Ревинский В.В., Саечников В.А. "Устройство сопряжения стробоскопически* преобразователей 89-5 и мини-ЭВМ СМ-3"- Вестник БГУ им.В.И. Ленина, сер.1., физ., мат., мех., 1887, вып. 3, с. 34-36.

22. Воропай Е.С., Горбачев С.М., Саечников В.А., Черенда Н.Г., "Рекомбииационная люминесценция кварцевых стекол с церием" - X. прикл. спектроскопии, 1988, т. 48, вып. 2, с. 228233.

23. Бык А.П., Воропай B.C., Гусенков С.Н., Ревинский В.В., Саечников В.А. "Временное разделение сигналов при двухфотонном возбуждении люминесценции" - Ж. прикл. спектроскопии, 1989, т. ВО. вып. 2, с. 227-232.

24. Воропай Е.С., Саечников В.А. "Световое тушение люминесценции сложных органических молекул и его применение (Обзор) " - X. прикл. спектроскопии, 1989, т. 61, вып. 3, с. 382-402.

25.- Саечников В.А." О возможности определения точных размеров волноводного резонатора СОа лазера" - Известия АН Беларуси, 1993, вып. 3-4, с. 104-106..

28. Саечников В.А., ШиФФнер Г. " Численное моделирование автографа волноводного СОа лазера с волноводом прямоугольного сечения н плоскими зеркалами" - X. прикл. спектроскопии. 1S93, Т. 58, ВЫП. 3-4, с. 35-39'.

в тезисаж докладов

27. Бутько А.И., Воропай Е.С., Жолнеревич И.И., Саечников В.А., Слржевский A.M. "Исследование спектральной зависимости степени поляризации при световой тушении" - Тезисы докладов 24 Всесоюзного совещания по люминесценции, ротапринт НФ АН БССР, Минск, 197?, с. 95.

28. Воропай Е.С., Саечников В.А. " Влияние неоднородности микроокружения на спектрально-люминесцентные характеристики антрацена и его прозводных при наличии переноса энергии электронного возбуждения" - Тезисы докладов 25 Всесоюзного совещания по люминесценции, ротапринт Самаркандского госуниверситета, Самарканд, 1979, с. 108.

29. Бутько А,И., Саечников В.А., Кадум К. "Исследование спектральной зависимости степени поляризации люминесценции при двухфотонном • возбуждении" - Тезисы докладов 25 Всесоюзного совещания по люминесценции, ротапринт Самаркандского госуниверситета, Самарканд, 1979, с*. 183-184.

30. Воропай Е.С., Кирсанш ft.Я., Саечников В.ft. " Влияние (ежмолекулярной релаксации па спектрально-люминесцентные «лрактеристики растворои сложных молекул в условиях взаимодействия с интенсивным лазерным излучением'' - Тезисы докладов 26 >сесоюзного совещания по люминесценции, ротанринт ГОИ ни. С.II. >авилова, Ленинград, 1981, с. 283.

31. Воропай Е.С., Саечником В.Я. "Влияние флуктуационного гширения уровней на спектральные характеристики жестких растворов" - Тезисы докладов Всесоюзного совещания по молекулярной 1юминесценции и ее применениям, ротапринт ВНИИ ионоткристаллов, (арьков, 1982 г., с. 56.

32. Воропай Е.С., Гайсенок В.А., Кирсанов A.A., Саечников i.A., Саржевский AM. "Спектрально-поляризационные характеристики сложных молекул в условиях светового туиения" - Тезисы юкладов 19 Съезда по спектроскопии, ротапринт Томского госуни-зерснтета, Томск, 1983, с. 32-34.

33. Бутько А.И., Воропай Е.С., Гайсенок В.А., Гусенков :.Н., Саечников В.А., Саржевский A.M.- Тезисы докладов 19 Съезда по спектроскопии, ротапринт Томского госуниверситета, Гомск, 1983, с. 29-31.

34. ВоропаЯ B.C., Гусенков С.ff., Ермалицкий i.A., Саечников 5.А."Автоматизация измерений основных метрологических характеристик в спектрофотометрии друхфотонного поглощения" - Тезисы юкладов Всесоюзной научно-технической конференции "Фотометрия 1 ее метрологическое обеспечение", Москва, 1984 г., с. 204.

35. Бык А.П., Воропай Е.С., Гусенков С.Н., РевинскиА В.В., Саечников В.А. "Шестиканальный автоматизированный лазерный ;пектрометр наносекундного диапазона" - Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической школы-семинара по лазерному, оптическому и спектральному приборостроению, ротапринт КФ АН БССР. 4инск, 1988, с. 326-328.

38. Мельников И.В., Саечников В.Л., Кирсанов A.A., Семенов 5.Н., Трувкевич Р.К., Воропай Е.П. "Влияние режима работы «аэера на характер изменения структуры поверхности металла при гермообработке" - Тезисы докладов з Всесоюзной конференции " 1рименение лазеров в технологии и системах передачи информации", "Бит", Таллин, 1987. с. 126.

37. V.Saetchnlkov "Quaslgeonetrlcal models of waveguide laser elements vith low optical losses"- Verhandlunten der Seutachen Physikalischen OsselIschaft, Frftjahrstaeune Bonn,

21.3.19И8, p. 83.

38. V.Saetchnikov "Theoretical and experimental Investigations of laser optical elements with low optical losaes'-Diskussioniisltiune "Gaslaser, Technologie und Betriebsarten'' > München, В.11.1988.

39. V.Saetchnlkov "Computer modeling the waveguide laser structures of IR-range" -ITG-Dlakussloiiasltzung "Gaslaser, Technologie und Betriebsarten", Erlangen, 10.11.1090.

40. V.Saetchnlkov "MultiBode theory of waveguide COz laser with Kl'-discharee pumping"- Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, Früjahrataguna Bonn, 24.3.1Ö91, p. 148.

41. V.Eaetchnlkov "Signature of the CO* waveguide laser.

•JTG-DlakuasionasItaung "Gaslaser, Technologie und Betriebsarten", München, 20.04.1991.

42. Саечников В.А. "Модели и методы оптимизации многоцветных волноводных лазеров видимого диапазона, генерирующих на слабых переходах" - Международная конференции по современным проблемам оптической спектроскопии и лазерной техники", ч.П, Гродно, 1993., с.83-86.

43. Саечников В.А. "Конкуренция мод и интерференционные эффекты в активных одно, многоканальных волноводных и плоскоре-зонаторных структурах ИК-диапаэона" - Международная конференция По современным проблемам оптической спектроскопии и лазерной техники", ч.П, Гродно, 1993, с.86-88.

защищены авторскими свидетельствами:

44. Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Саечников В.Л., Саржевский A.M. "Способ измерение спектра люминесценции" - Авторское свидетельство 875952 от 22 мая 1081 г.

45. Сосновский Г. М. ,' Луговский А.П., Саечников В. А., СамцоЕ И.П., Попечиц В.И., Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Эрдман М.В.. "Мезо-хлорзамещеннне 4,4-хоиотрикарбоцаининл с орто-фениленовым мостиком в качестве активной лазерной среды"- Авторское свидетельство 1070904 от 1 октября 1983 г.

4В. Воропай Е.С., Кирсанов A.A., Саечников В.А., Саржевский A.M.."Способ измерения спектра люминесценции" - Авторское свидетельство 1126079 от 23 июля 198« г.

47. Воропай Е.С., Гусенкор С.Н.. Саечников В.А., Торпачоб П.А."Способ измерения коэффициента ослабления объектом коротки» световых импульсов" - Авторское свидетельство 11875С2 "Т 22

1Я 1985 г.

48. Воропай Е.С., Гусенков С.Н., Ермалицкий Ф.А., Саечников I."Устройство для измерения оптических характеристик прсцес-1 нелинейного поглощения при однократном возбуждении" горское свидетельство 1220431 от 22 ноября 1965 г.

49. Мельников И.В., Саечников В.Я., Кирсанов Л.А., Семенов I.. Трушкевнч Р.К., Воропай Е.С. "Способ изготовления образ-| с искусственными дефектами" - Лвторское. свидетельство 17659 от 8 декабря 1987 г.

50. Воропай Е.С., Гусенков С.Н., Саечников В,А., Торпачев L"Способ измерения зависимости сечення двухфотонного погло-шя от длины волны излучения" - Авторское свидетельство 13999 от 15 марта 1987 i .

51. Воропай Е.С., Гусенков С.1Г., Кудинов II.fi., Саечников I., Торпачов П.Л. "С-особ определения постоянной времени •оприемника и устройства для его осуществления" - Авторское |детельство 1642442 от 15 декабря 1990 г.

52. Saetchnikov V. "Signature of COz waveguide laser" irstuhl fur AXleeraeine Elektrotechnlk und Klektrooptle Euhr-.versitat Bochura, i991.

53. Саечников В.А. "Спектральная, иодовая и поляризационная 'уктура генерации волноводних СОг лазера с волноводом прямоу-[ьного сечения и плоскими зеркалами" - Per. РФАП Минобр РБ 1/1, 1993.

54. Saetchnikov V. "Generation paremetera of waveguide 1er with rectangular geometry of resonator" - Per. РФЧП юбр РБ 183/2, 1993.

55. Саечников В.A. " Модели прохождения гауссовых пучков ■ез системы элементов многоцветных газовых лазеров, генериру-IX на переходах с низким коэффициентом усиления" Pt.r РФАП юбр РБ 192, 1993

Программные продукты

t