Экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование физических процессов в лазерных системах на парах меди с целью улучшения удельных выходных характеристик тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

МАЛИКОВ Михаил Максимович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЁТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМАХ НА ПАРАХ МЕДИ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Специальность 01.04.21 - лазерная физика

Автореферат

Диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

1 2 [¿*р 2012

Москва-2011

005014853

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Объединенном институте высоких температур РАН

Научные консультанты: член-корреспондент РАН,

доктор технических наук Батенин В.М., доктор технических наук Карпухин В.Т.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

профессор А.П. Напартович; доктор физико-математических наук профессор Ф.В. Лебедев; доктор физико-математических наук профессор А.Н. Солдатов.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "ИСТОК" (ФГУП " НПГГИСТОК").

Защита состоится "¡6' М&ЬАтх. 2012 г. в "/'5~" ч. мин. на заседании диссертационного совета ДС 201.004.01 в Государственном научном центре Российской Федерации Троицком институте инновационных и термоядерных исследований (ГНЦ РФ ТРИНИТИ) по адресу: 142190, Московская область, г. Троицк, ул. Пушковых, владение 12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ ТРИНИТИ.

Автореферат разослан " 03" сребрау?^ 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета ДС 201.004.01 кандидат физико-математических наук ^—A.A. Ежов

© Учреждение Российской академии наук Объединенный институт высоких температур РАН, 2011

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Среди широкого класса лазеров на самоограпичен-ных переходах атомов металлов импульсно-пернодичсский электроразрядный лазер на парах меди (ЛПМ) является одним из самых мощных и эффективных [1, 2]. В последние 10-15 лет наблюдался большой прогресс в развитии различных типов ЛПМ, работающих на (г-т) переходах (с резонансного на метаста-билышй уровень) атома меди. Это лазеры на галогенидах меди, так называемые "гибридные" лазеры и лазеры с "улучшенной кинетикой", в рабочую смесь которых добавляют примеси (водород и галогены) [3-5]. Тем не менее, "чистый" ЛПМ (на смеси паров меди с неоном) практически не уступает им по удельной и полной мощности излучения. Преимуществами такого ЛПМ являются стабильность химического состава рабочего тела и параметров излучения, более высокий ресурс работы, простота и меньшая стоимость конструкции. Эти ЛПМ, как правило, работают в саморазогревном режиме [3, 6], обладают в видимом диапазоне средней мощностью излучения от одного ватта до нескольких сотен ватт, частотой следования импульсов в десятки кГц и КПД 1-2 %. Кроме того, на уровне малых и средних мощностей освоено их промышленное производство [7]. В настоящее время ЛПМ весьма привлекателен для широкого круга применений, таких как микрообработка разнообразных материалов, селективные технология, нанотехнологии, медицина, научные исследования и т.п.

Несмотря на долгий путь становления (-40 лег), остаётся ряд крупных физических и технических проблем, которые сдерживают широкое внедрение в практику ЛПМ и различных лазерных систем на их основе, снижают эффективность тех или иных приложений. Первая проблема заключается в том, что средние и пиковые удельные мощности излучения резко падают с ростом диаметра разрядных трубок, что не позволяет наращивать полную мощность пропорционально объёму [5, 8]. Кроме того, с увеличением объёма существенно снижается частота следования импульсов. Одной из причин этих явлений считается перегрев рабочей смеси. Известные идеи о создании развитой поверхности внутри разрядных камер [4, 9] для интенсификации теплоогвода не получили должного продолжения и конкретизации конструкций. Недостаточно проработаны модели физических процессов в плазме с учетом выноса энергии на стенки разрядных камер спонтанным излучением и амбиполярной диффузией, что необходимо для численного исследования лазерной кинетики и тепловых процессов, которые ответственны за снижение удельных характеристик.

Классический подход к решению первой проблемы - создание достаточно быстрого протока рабочего тела через разрядную камеру ЛПМ - наталкивается на технические трудности, связанные с прокачкой горячей (2000-2500 К)

/

среды механическим способом или с большими энергетическими потерями в случае охлаждения и повторного нагрева газа. Отсутствовал научно-технический анализ возможности самопрокачки рабочего тела ЛПМ за счёт энергии разряда, возбуждающего лазерную среду, что могло бы не только снять проблему снижения удельных характеристик и частоты следовании импульсов, но и привести к их существенному увеличению.

Следующая проблема - качество лазерной генерации. Обычно выходное излучения ЛПМ имеет сложную пространственно-временную структуру [7], что типично для лазеров с коротким временем существования импульсной инверсии. Использование неустойчивых резонаторов [10] хотя и позволяет сформировать пучок дифракционного качества на последних проходах, но доля энергии в нём не велика. Отсюда возникают проблемы с эффективностью применения такого многопучкового излучения в ряде областей, например, в микрообработке материалов и в нелинейном преобразовании частоты света. В этих приложениях вопрос о полноте использования всей выходной мощности ЛПМ является важным и не исследован в достаточной мере.

Существенное улучшение качества излучения достигнуто с применением однопроходных усилителей на парах меди с одним или несколькими каскадами усиления. Однако их удельные характеристики также существенно падают с ростом диаметра и объёма разрядной трубки, а пиковые мощности не всегда удовлетворяют требованиям некоторых практических приложений. Так, существует проблема увеличение пиковой мощности при сохранении средней мощности излучения усилителя на прежнем уровне в лазерных системах нелинейного преобразования частоты излучения. Немаловажным является повышение пиковых мощностей усилителей и для накачки лазеров на красителях, лазерной абляции материалов, применения в нанотехнологиях и для других приложений.

Совершенно неисследованной оставалась проблема создания многопроходных усилителей на парах меди (МУПМ) с одним каскадом усиления. Отсутствовали идеи о способах увеличения удельной пиковой мощности излучения за счёт особого исполнения многопроходных усилителей (как с малым, так и с большим объёмом разрядных камер). Не рассматривались схемы устройств на базе МУПМ для нелинейной генерации гармоник излучения и не проводились физические исследования их работы. Отметим, что интерес к преобразованию частоты излучения ЛПМ видимого диапазона связан с возможностью получать ультрафиолетовое излучение сразу во второй гармонике и с широкой областью практического применения таких источников ультрафиолета.

Данная диссертационная работа посвящена экспериментальному и рас-чётно-теоретическому исследованию физических процессов в лазерных системах (лазеры, усилители) на смеси паров меди с неоном, обоснованию и экспе-

рименталыгой проверке ряда новых и развитию известных идей, направленных на решение перечисленных выше проблем. Поэтому, тема диссертационной работы является актуальной.

Цслыо работы являются: экспериментальное и расчётно-теоретическос изучение физических процессов, протекающих в разрядных камерах коаксиальной и цилиндрической конструкции; обоснование возможности достижения высоких удельных выходных характеристик с применением коаксиальных ЛПМ без ограничения увеличения рабочего объёма; поиск экономичного способа быстрой самопрокачки рабочей смеси ЛПМ и оценка возможных параметров излучения прокачпых лазеров; разработка и создание многопроходных усилителей на парах меди, реализация предложенного способа повышения пиковой мощности генерации и экспериментальное исследования процессов усиления в МУПМ; исследование нелинейного преобразования многопучкового излучения ЛПМ и создание эффективных источников ультрафиолетового излучения на базе двухнроходного усилителя с повышенной пиковой мощностью.

Задачи научных исследований

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1) Создание физической модели и программ расчёта параметров плазмы импульсно-псриодического разряда и выходных характеристик ЛПМ с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрии. Учёт в модели большого числа энергетических уровней и спектральных линий, а также использование достаточно полного набора основных элементарных процессов. Учёт выноса энергии спонтанным излучением и амбиполярной диффузией на стенки коаксиальной камеры в условиях неоднородной плазмы. Самосогласованный расчёт кинетических параметров плазмы и мощности, идущей на нагрев газа, температуры рабочего тела и температуры внутреннего цилиндра коаксиальной камеры. В рамках разработки физической модели ЛПМ необходимо было провести:

а) уточнение нульмерного приближения процессов переноса частиц и энергии электронов в плазме, применительно к коаксиальной геометрии разрядных камер;

б) проработку методики учёта реабсорбции линейчатого излучения в неоднородной плазме для коаксиальной геометрии камеры; расчет вероятностей вылета фотона из цилиндрического и коаксиального объёма плазмы с однородными и неоднородными коэффициентами поглощения; аппроксимацию полученных значений аналитическими выражениями; расчёт эффективной "вероятности" вылета фотона из неоднородной плазмы с лривлече-

нием модельных координатных зависимостей коэффициента поглощения и концентрации верхнего уровня.

2) Разработка аналитических методик расчёта тепловых характеристик рабочего тела коаксиального ЛПМ и элементов его конструкции с учётом радиационного теплообмена коаксиальных цилиндров и с учётом выноса из плазмы части джоулевой энергии на стенки камеры линейчатым излучением и амбиполярной диффузией. Анализ предельных по перегреву газа энерговкладов в коаксиальных и классических конструкциях камер ЛПМ. Экспериментальное исследование возможности увеличения удельной мощности излучения за счёт применения коаксиальной конструкции ЛПМ.

3) Численное исследование физических процессов в ЛПМ с коаксиальными и цилиндрическими камерами. Расчёт динамики концентраций возбужденных атомов, спонтанного излучения и анализ процессов, определяющих заселенность уровней. Анализ баланса энергии электронов с учётом спонтанного излучения и амбиполярной диффузии двух сортов ионов.

4) Расчёт и прогнозирование выходных характеристик ЛПМ большой мощности (на уровне 1 кВт) с коаксиальной разрядной камерой. Анализ и сравнение удельных характеристик ЛПМ с коаксиальными и цилиндрическими камерами.

5) Обоснование варианта магнитогазодинамической (МГД) самопрокачки рабочей среды ЛПМ по замкнутому контуру путём наложения внешнего магнитного поля, ориентированного перпендикулярно направлению электрического тока импульсов накачки ЛПМ. Определение (расчётным путём) параметров такого МГД-компрессора и замкнутого контура, позволяющих достичь скоростей потока, при которых за время между импульсами возбуждения рабочая среда полностью сменяется в разрядном промежутке. Анализ перспективы увеличение удельных характеристик ЛПМ за счёт МГД самопрокачки среды. Экспериментальное исследование воздействия МГД перемешивания рабочей среды в коаксиальной камере на параметры излучения ЛПМ.

6) Обоснование способа увеличения пиковых мощностей усилителей на парах меди путем особого исполнения многопроходной схемы усилителя.

7) Разработка схемы и создание двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью. Экспериментальное исследование возможности увеличения пиковой мощности.

8) Разработка схемы и создание четырёхпроходного усилителя на парах меди. Экспериментальное исследование процессов усиления при большом числе проходов входного импульса.

9) Экспериментальное исследование эффективности нелинейного преобразования частоты излучения ЛПМ с неустойчивым резонатором в параллельных и сфокусированных пучках. Генерация ультрафиолетового излучения (УФИ) с использованием промышленных ЛПМ серии " Кулон".

10) Разработка и создание источника многоволнового излучения (включая УФИ) на базе двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью и высоким качеством излучения. Получение эффективной генерации УФИ на уровне 3 Вт с применением двухпроходного усилителя на парах меди мощностью -15-20 Вт. Оптимизация оптических схем преобразователя частоты излучения.

Научная новизна

1. Для ЛПМ коаксиальной геометрии разработан новый вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов и баланса энергии электронов. В балансных уравнениях уточнён вид членов, описывающих, приближенно, диффузионное охлаждение электронов, диффузионный уход на стенки заряженных и возбуждённых частиц и поток энергии, уносимой из плазмы вследствие амбиполярной диффузии. Для учёта реабсорбции спонтанного излучения в неоднородной плазме получены новые выражения, описывающие координатную зависимость вероятности вылета фотона б(х,к0Ц из плоского слоя плазмы конечной толщины £ для различных модельных представлений коэффициента поглощения ка(х). Получены зависимости вероятности вылета фотона 0(г,£о/?) от координаты г при любых оптических плотностях (109»коЯ»0) и к„(г)=сопэ1для цилиндрического и коаксиального объёма. Представлены формулы, аппроксимирующие численные значения эффективной "вероятности" вылета фотона 90ф из неоднородной плазмы для модельных зависимостей п^х) (концентрация атомов в верхнем возбуждённом состоянии) и к0{х).

2. В численных экспериментах детально рассмотрена динамика концентраций частиц и излучения. Показано, что в ЛПМ при средних и больших энерговкладах значительная часть энергии спонтанного излучения выносится из плазмы в период ее релаксации, что обусловлено рекомбинационным заселением верхних уровней атома меди с последующим спонтанным расселением на нижележащие уровни.

3. Расчетная модель не только приводит к двум характерным временам спада концентраций метастабильных уровней меди пм в межимпульсный период, но и впервые описывает появление вторых максимумов в зависимостях

в процессе рекомбинации плазмы, что согласуется с экспериментальными данными. Дано объяснение такой динамики концентраций.

4. Разработана аналитическая модель для комплексного расчёта теплофизиче-ских параметров рабочего тела и элементов конструкции ЛГІМ коаксиального типа с учётом выноса части энергии из плазмы линейчатым излучением и амбиполярной диффузией на стенки разрядной камеры лазера и с учётом лучистого теплообмена между коаксиальными цилиндрами.

5. Численными экспериментами показано, что в коаксиальных разрядных камерах большого объёма (десятки литров) можно осуществлять высокие погонные (50-70) кВт/м и удельные (1,5-3,5) Вт/см3 энерговклады без перегрева рабочей среды. Подтверждена также возможность достижения значительных удельных мощностей лазерного излучения (-0,1 Вт/см3), по сравнению с обычными лазерами того же объёма.

6. Рассмотрена идея быстрой самопрокачки рабочего тела ЛПМ через разрядную камеру но замкнутому контуру с использованием электрического разряда, возбуждающего среду лазера, путём наложения внешнего магнитного поля перпендикулярно вектору тока. Разработана физическая модель такой самопрокачки рабочего тела ЛПМ. Экспериментально продемонстрирована возможность реализации замкнутого потока рабочей среды в коаксиальной разрядной камере ЛПМ с помощью пондеромоторной силы при наложении продольного магнитного поля перпендикулярно радиальному току накачки лазера. В экспериментах показано, что перемешивание рабочей среды в такой коаксиальной камере существенно увеличивает удельную мощность генерации ЛПМ.

7. Предложен способ увеличения пиковой мощности импульсов излучения с использованием многопроходных схем усилителей на парах меди и дана качественная физическая модель их работы.

8. Разработаны оригинальные схемы двухпроходного и четырёхпроходного усилителей на (г-ш) переходах атомов меди и впервые созданы экспериментальные макеты.

9. Впервые, по предложенной схеме, успешно реализован двухпроходный вариант усилителя на парах меди со средней мощностью излучения 22—25 Вт и получен эффект увеличения пиковой мощности в 2,2 раза.

10. Экспериментально исследован характер усиления излучения в многопроходных усилителях на (г-ш) переходах атомов меди. Выявлена роль различных физических процессов, влияющих на увеличение пиковой мощности излучения усилителя.

11. Впервые реализована эффективная схема источника УФИ на базе двухпроходного усилителя на парах меди (ДУПМ), импульсы генерации которого имели повышенную пиковую мощность.

Научная н практическая ценность работы

1. Развитая в работе физическая модель ЛПМ позволяет учесть специфику коаксиальной геометрии и корректно решить тепловую задачу, полнее и детальнее описывает спонтанное излучение. Полученные формулы для вероятностей вылета фотона имеют самостоятельное научное значение для широкого круга задач низкотемпературной плазмы, в частности, в одномерных задачах. Модель и программу расчёта можно использовать для численных исследований процессов, протекающих в рабочей среде лазеров на парах других металлов (РЬ, Ли и т.п).

2. Результаты численных исследований кинетических и тепловых процессов в плазме ЛПМ с коаксиальной камерой большого объёма показали возможность реализации физических условий и удельных эисргосъёмов, характерных для лазера с трубкой небольшого диаметра и объёма. Они могут быть использованы при создании и исследовании опытных образцов коаксиальных ЛПМ с выходными мощностями на уровне в 1 кВт.

3. Результаты численных исследований, обосновывающих возможность предложенной магнитогазодинамической самопрокачки рабочего тела, представляют интерес для разработок мощных прокачных ЛПМ с большим удельным энергосъёмом -(50-100) мкДж/см3.

4. Результаты экспериментального исследования явлений в двух- и четырёхпроходных схемах усилителей важны для понимания и анализа физических процессов усиления на самоограниченных переходах, протекающих в рабочих средах МУПМ, ЛПМ и других г-т лазерах с большим коэффициентом усиления.

5. Рассматриваемые МУПМ могут быть востребованы в различных технологических применениях, где требуется высокая пиковая мощность импульсов излучения (при сохранении средней мощности на прежнем уровне), например, в системах нелинейного преобразования частоты света и в других устройствах.

6. Результаты цикла экспериментальных исследование нелинейного преобразования частот излучения ЛПМ с неустойчивым оптическим резонатором были использованы в ООО "НПП "ВЭЛИТ" при разработке и создании опытного образца промышленного лазера "КиЬОЫ-1 ОСи-иУ", генерирующего излучение в видимом и ультрафиолетовом диапазоне.

7. Результаты экспериментальных исследований по нелинейному преобразованию излучения двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью подтверждают возможность создания эффективных промышленных источников УФ излучения па уровне 3-5 Вт с использова-

нием маломощных (и сравнительно недорогих) серийных активных элементов типа ЬТ-ЮСи, Ь'Г-ЗОСи и др.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Физическая модель расчёта параметров плазмы и выходных характеристик элсктроразрядного импульсно-псриодического лазера на парах меди с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрий, включая:

- вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов, ионов и баланса энергии электронов;

- методику учёта реабсорбции спонтанного излучения в неоднородной плазме с применением новых формул для вероятности вылета фотона;

- результаты численного расчёта вероятностей вылета фотона с использованием модельных зависимостей концентраций возбуждённых атомов и коэффициента поглощения.

2. Аналитическая модель для комплексного расчёта теплофизических параметров рабочего тела и элементов конструкции ЛПМ с изолированной коаксиальной вставкой с учётом лучистого теплообмена между цилиндрами и выноса части энергии из плазмы спонтанным излучением и амбиполярной диффузией на стенки. Расчёты предельных по перегреву газа погонных и удельных вкладываемых мощностей.

3. Результаты численного исследования роли различных кинетических процессов, протекающих в плазме коаксиальных и обычных ЛПМ и их влияния на выходные характеристики лазера (большие и средние энерговклады), в том числе:

- особенности динамики концентраций возбуждённых атомов и спонтанного излучения в период возбуждения и релаксации плазмы;

- уточнённый расчёт доли энергии спонтанного излучения и амбиполярной диффузии, уносимой на стенки камер. Влияние этих процессов на баланс энергии электронов;

- влияние рекомбинационного потока на динамику спонтанного излучения, на динамику концентраций высоколежащих и метастабильных уровней меди и на предимпульсные значения концентрации метастабилей;

- результаты численных расчётов, показавших возможность достижения высоких абсолютных и удельных характеристик генерации ЛПМ с коаксиальными камерами большого объёма.

4. Расчётное обоснование предложенной концепции создания ЛПМ с быстрой самопрокачкой рабочей смеси по замкнутому контуру путём наложении сильного магнитного поля на ток накачки с целью увеличения удельных выходных характеристик ЛПМ большой мощности. Результаты расчёта

достигаемых скоростей потока. Результаты первых экспериментов по вращению рабочей среды пондеромоторной силон в коаксиальном J1I1M.

5. Способ увеличения пиковой мощности излучения имиульспо-периодических усилителей на парах меди с использованием особых многопроходных схем. Качественная физическая модель их работы и экспериментальное обоснование способа, в том числе:

- эффект увеличения пиковой мощности излучения (без существенного изменения удельной средней мощности);

- результаты никла экспериментальных исследований процессов усиления мощности и энергии импульса излучения в двухпроходной и четырёхпроходной схемах усилителя;

6. Разработка эффективного двухпроходного усилителя на парах меди с удвоенной пиковой мощностью для практических применений.

7. Результаты цикла экспериментальных исследований по нелинейному преобразованию частот излучения усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью:

- разработка источника УФИ на базе двухпрохного усилителя и нелинейных кристаллов DKDP и ВВО, оптимизация и опробирование различных схем формирования геометрии пучка излучения, направляемого в кристаллы, с применением сферической и цилиндрической оптики;

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты излучения в предложенной и реализованной схеме источника УФИ.

8. Результаты цикла экспериментальных исследований нелинейного преобразования частот многопучкового излучения ЛПМ с неустойчивым резонатором:

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации суммарной частоты па кристалле DKDP в параллельных пучках и с острой фокусировкой излучения в кристалл;

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты на кристалле ВВО и DKDP с применением промышленного ЛПМ серии "Кулон".

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: IVй Международной конференции "Лазеры и их применение ", (ГДР, Лейпциг, 1981); Всесоюзном семинаре "Лазеры на парах металлов и их применение", (РГУ, Ростов-на-Дону, 1985); VI" Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", (ГОИ, Ленинград 1990); Tenth Inter. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers, (Bellinghamp, USA, 1994); IIй Международной конференции

Импульсные Лазеры на Переходах Атомов и Молекул (ИЛПАМ'95), (Томск, 1995); IIIй Международной конференции ИЛПАМ'97, (Томск, 1997); Всероссийском симпозиуме "Лазеры на парах металлов и их применение", (Новороссийск, 1998); IVй международной конференции "AMPL'99", (Томск, 1999); VIIй Международной конференции «Лазерные и лазерно-информационные технологии: фундаментальные проблемы и приложения» (ILLA-2001), (Шатура-ВлГУ, Владимир, 2001); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ-2002", (п. Лоо, 2002); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ -2004", (п. Лоо, 2004) ; Всероссийском симпозиуме "ЛПМ - 2006", (п. Лоо, 2006); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ - 2008", (п. Лоо, 2008); XVIII International Conference "Lasers in Science, Technology, Medicine", (Адлер, 2007); XIX International Conference "Lasers in Science, Technology, Medicine", (Адлер, 2008); VIй Всероссийской конференции "СИСТЕМЫ ДЗЗ'2009", (Адлер, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 научных работы, в том числе: 23 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 1 монография (в соавторстве), 1 свидетельство и 3 патента на изобретения, 2 препринта и 1 статья в сборнике, 20 докладов, тезисов в трудах симпозиумов и конференций.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований и непосредственном участии в проведении (вместе с соавторами) всех перечисленных в диссертации экспериментальных и расчётно-теоретических работ; в анализе, обобщении и объяснении полученных результатов. Автором разработана физическая модель коаксиального ЛПМ, развита методика учёта реабсорбции излучения в неоднородной плазме и получены расчётные формулы. Сформулирована концепция самопрокачного ЛПМ. Предложен и реализован в экспериментах способ увеличения пиковой мощности усилителей на парах меди. Совместно с соавторами предложены, созданы и исследованы эффективные источники ультрафиолета.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из ведения, шести глав, заключения, приложения. Общий объём - 332 страницы, включая 22 таблицы, 122 рисунка, 24 страницы приложений и список литературы из 312 наименований, из них 52 работы автора.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ведении перечислен ряд важных научно-технических проблем, связанных с развитием лазерных систем на парах меди и их практическим применением, обоснована актуальность темы, изложены цели и задачи физических исследований, сформулированы научная новизна, практическая значимость, основные положения и результаты, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена разработке физической модели лазера на парах меди с коаксиальными разрядными камерами, созданию методик расчёта его параметров и численных программ. Рабочим объёмом такого ЛГ1М является зазор между двумя соосными цилиндрами, причём внутренний цилиндр практически изолирован и сбрасывает тепло за счёт радиационного теплообмена с наружным цилиндром. Основу модели коаксиального ЛПМ составляли уравнения кинетики засоленностей уровней атомов, баланса энергии электронов, уравнения развития индуцированного излучения в оптическом резонаторе, уравнения электрической цепи и созданная нами аналитическая методика (гл. 2) расчёта тепловых параметров рабочего тела и температуры центрального цилиндра. Особенности протекания физических процессов в рабочем объёме коаксиальной геометрии учитывались (в нульмерном приближении) при усреднении членов дифференциальных уравнения по объёму разрядной камеры с привлечением тех или иных модельных представлений о происходящих явлениях. Уточнению подверглись выражения, описывающие диффузию возбужденных атомов пк, амбиполярную диффузию заряженных частиц (ионов меди пс„,, ионов неона п^ и электронов пс), диффузионное охлаждение электронов, ре-абсорбцию спонтанного излучения (по созданной нами новой методике - гл. 1, п. 3). Все отмеченные уточнения были проведены и для классической разрядной камеры ЛПМ в виде цилиндрической трубки.

В численных расчётах находятся не только самосогласованные значения кинетических параметров, но и согласованные с ними значения функции тепловыделения и температуры газа в установившемся режиме работы. Мощность, идущая на нагрев газа, заранее не известна (не равна электрической энергии, вложенной в рабочее тело импульсом накачки) и находится в процессе расчёта упругих потерь энергии электронов, энергии уносимой непосредственно на стенки камеры спонтанным излучением, амбиполярной диффузией и т.п. Для ЛПМ коаксиальной конструкции появляется дополнительный неизвестный параметр - температура поверхности внутреннего цилиндра, которая также зависит от функции тепловыделения и находится из решения тепловой задачи в последовательных итерациях с решением системы кинетических уравнений.

Кроме того, усовершенствованная физическая модель работы ЛПМ имеет ряд следующих особенностей:

- учитывается, по возможности, наибольшее количество возбужденных уровней и спектральных линий с известными вероятностями переходов (124 уровня и 231 линия для меди, 23 уровня и 55 линий для неона).

- при расчёте развития индуцированного излучения в оптическом резонаторе используются реальные (из экспериментов) профили спектральных линий поглощения и линий лазерной генерации;

- большой набор основных кинетических процессов: джоулев нагрев электронов, ионизация и тройная рекомбинация на все рассматриваемые уровни меди и неона, фоторекомбинация, конверсия и диссоциативная рекомбинация молекулярных ионов неона, спонтанное излучение, возбуждение и тушение электронным ударом различных состояний атома меди и неона, упругие потери энергии электронов при столкновениях с атомами меди и неона и их ионами, процесс типа ионизации Пешпшга при столкновении возбужденного неона с атомами меди в основном состоянии, перезарядка между ионами неона и атомами меди, диффузия возбуждённых атомов, ам-биполярная диффузия электронов и двух сортов ионов.

- Учитывается приближенно эффект снижения констант скоростей возбуждения и ионизации неона, связанный с отклонением функции распределения энергии электронов от максвелловской функции.

- В расчёте ширины спектральных линий учитывалось доплеровское и штар-ковское уширение, резонансное уширение при столкновении возбужденных атомов, уширение линий посторонним газом и ударное уширение собственным газом.

При усреднении по объёму всех членов уравнения баланса концентраций частиц, аналогично [11], полагали, что в центральной области разрядной камеры преобладают объёмные процессы гибели возбуждённого состояния, а диффузионное устранение частиц существенно лишь вблизи границ плазмы. В этом случае принимали радиальное распределение концентраций возбуждённых атомов г>1 пологим в центральной области, а пристеночном слое толщиной Лк круто спадающим до нуля. Величина А^ приближённо определялась, согласно [11], как характерное расстояние от стенки, на котором скорости диффузного ухода возбуждённых атомов сравниваются со скоростью их гибели за счет объемных процессов. Аналогичным образом задавались и радиальные распределения для/?,■„., Пц<-, ис с расстояниями от стенокЛсч, , Лмс., Лс, на которых скорости амбиполярного диффузионного устранения ионов меди, ионов неона и электронов, соответственно, уравниваются со скоростью их гибели за счет объемных процессов. Для цилиндрической трубки усреднение диффузионных членов приводит к выражению:

Здесь - геометрический фактор, который изменяется от 2 при (Лк/Лй)«1, до 6 при Ляк/г. Последнее значение примерно соответствует случаю с диффузионным профилем; выражение (1) приобретает обычно используемый вид.

Для коаксиальной камеры лазера:

, М=(Д2-Л,). (2)

В (2) Кг, Я\ радиусы внешнего и внутреннего цилиндров, а/к изменяется от 2 при (Лк/ЛЛ)«1,до4 при Лк« 0,5ДЯ.

Аналогичны выражения для диффузионных членов в балансе заряженных частиц, например, для ионов меди, в коаксиальной камере:

/ мСи* \ "си* Уси+

(ИСи /Л >~-----------т; (для цилиндрической камеры Ку-О). (3)

Х ' Лс„' [К2~К\)

Геометрические факторы /|.п, вычисляются по формулам (1) или (2), где вместо Лк подставляется ЛСи>. Значения Лог, А^--, Ле рассчитываются на каждом шаге интегрирования системы уравнений кинетики по соотношениям, представленным в диссертации, или берутся из экспериментальных работ.

Усреднение всех членов уравнения баланса энергии электронов но объёму разрядной камеры цилиндрической и коаксиальной геометрии проводилось аналогично работе [11, 12]. В пристеночном слое толщиной Лс. изменение концентрации электронов и ионов определяется амбиполяриой диффузией. Непосредственно вблизи стенки образуется более узкий слой толщиной порядка дебаевского радиуса, в котором не соблюдается условие квазинейтральности. В [11] усреднение дивергентных членов проводилось для диффузионного радиального профиля концентрации пс в цилиндрической трубке. В нашей работе использованы полученные нами модельные выражения типа (1)-(3) для дивергентных членов. В этом случае диффузионное охлаждение электронов (в уравнении баланса энергии) представляется выражением:

Здесь фактор /с вычисляется с использованием (1) или (2), где вместо А^, подставляются величина Лс. Коэффициенты амбиполяриой диффузии электронов IX, и Лс рассчитываются с учётом двух сортов ионов.

В главе также дано описание расчёта констант скоростей всех рассматриваемых процессов для отдельных уровней и эффективных констант для блоков уровней. Определены целевые функции. Представлены методики численного расчёта, структура программы и описание её модулей. Обсуждаются результаты тестирования физической модели ЛПМ.

При решении задач о пространственном распределении параметров плазмы, в частности, в лазерах на парах меди, желательно иметь аналитические выражения, описывающие зависимость вероятности вылета фотона [13] 8(г,к„Я) от координаты г при любых оптических плотностях Для цилипдриче-

ской геометрии и однородной плазмы (¿„"сошО такие формулы, полученные авторами [14], приводятся в гл.1, п.З. В этом же разделе автором рассмотрена задача о бесконечном плоском слое неоднородной плазмы толщиной Ь и получены новые выражения для 0(х,кпЦ с использованием различных модельных зависимостей ка(х); (здесь х=х/(0,51) - безразмерное расстояние от середины слоя). Например, с зависимостью типа к0(х) = /со(0)(1 + я^|т) вероятность 9 для лоренцевского и доплеровского контура линий представлена в виде:

е,.(хД„(0)£) = [з(^0,5жк„Ц\- Х,)+1,8 - л/й?)+ г] ' + [3(^0,571 ¿„¿(1 + Х„)+ Ц5 - /Г,8)+ 2] ' 9/.(хЛ(0)£) = \2kMl - Х„\[п£г{0,5к„Ь(1- Х„)+1,35]+ 2] [2к„ ¿(1 + Хп)^Щ0~,5ЫХ)+~Хп)+1,35]+ 2]

1

+

(4)

(5)

где Х„ =х\ 1 + -^-Ыг I 1 + — I и *„ = £„( 0) 7+1 X у+1

/ \

1 V»

1+-

у + 1

- соответственно,

новая переменная и новый параметр. При ко(0} 0,51(1-1 х I )»1, т. е. вдали от границ слоя, (4) переходит в соотношение для 9/,, полученное в асимптотическом пределе [14]. Формулы (4), (5) используются нами и для расчётов в случае коаксиальной геометрии слоя плазмы при условии (й2-/?|У/?| ^0,1-0,2.

В нульмерном приближении усреднённые по объёму уравнения баланса концентраций возбужденных атомов содержат члены ( пк Ак[ 0) =Ац а( 9). Заметим, что обычно в расчётных работах коэффициент усреднения а полагается равным единице, а вместо { 9) используются значения 0 „=0(0,/:„/,) в центре объёма, занимаемого плазмой, что не всегда обеспечивает достаточную точность расчёта. Используя (4) и (5) получена формула аппроксимирующая численные значения эффективной "вероятности" вылета фотона 9-,ф=ос( 9) для модельных зависимостей концентраций верхнего возбуждённого уровня пк(х)=И|((0}(1-| р) при различных значениях у и Р:

9,ф= ехр{ А0 +Л, (+А2 (2 +Л3 г3 + Л4 г4 + А3 /5 + Аь \6), /=&(£о(0)1).

Коэффициенты А\ табулированы для значений у и [} от 0,1 до 102, а также для случая &о=СОП81 или «к=СОП51 и приведены в приложении к диссертации. В конце главы представлены результаты численного эксперимента, показывающие, что в физических условиях, типичных для неоднородной низкотемпературной плазмы, величина 9Э,|, заметно отличается от обычно используемого в расчётах значения 9„ (при одинаковых к0(0)Ц. Разница мала только для лоренцевского контура линий в случае Аг„=сопз1 («^сог^, 0<ка(0)Ь<Юч). При

fco^const отношение 0„|,/0„ может быть значительным, особенно для доплеров-ского контура линий (0-)(])/0oS; 10 в области А„(0)/,^102).

Во второй главе представлены модель тепловых процессов в коаксиальной камере ЛПМ и аналитические методики расчёта тепловых параметров. Отличительные черты модели: осесимметричное расположение цилиндров, практически полное отсутствие теплового контакта внутреннего цилиндра (вставки) с другими элементами конструкции. Учитывается радиационный теплообмен между вставкой и наружным цилиндром. Температура газа внутри разрядной камеры рассчитывается с использованием доли электрической энергии ка= W"/W", идущей непосредственно на нагрев газа (здесьЖ", W\ - соответственно средние погонные мощности пагрсва газа и джоулевого тепла). При этом в качестве граничного условия задаётся температура внутренней стенки большого цилиндра Ги , поскольку она определяет концентрацию паров меди.

Во внешней части камеры (объём с теплоизоляцией) для нахождения температур используется значение^", поскольку на внутреннюю стенку приходит весь поток энергии, равный вкладываемой средней электрической мощности. Коэффициент кп вычисляется в кинетической задаче либо может задаваться как параметр, если тепловая задача решается самостоятельно. Модель и программы расчёта позволяют найти радиальный профиль температуры газа T„(r), dTg/dr и среднее значение {Tg(r)), температуру коаксиальной вставки Tmt, температуру наружной стенки, охлаждаемой воздухом (водой), толщину и эффективную теплопроводность изоляции. Для этих величин получены аналитические формулы, как для коаксиальной, так и для камеры ЛПМ в виде трубки. Отмеченные формулы удобно использовать при совместном решении с системой дифференциальных кинетических уравнений, описанной в гл.1, методом последовательных приближений. Анализ тепловых процессов, проведенный во второй главе, показал, что средняя температура газа слабо зависит от выбора радиального профиля функции тепловыделения, а па температуру вставки влияет величина кп. Если теплопроводность газа выразить как Х,=а7", В = а/(р + 1)^и()ст Гнет), rl(C1., rct — радиусы вставки и внешнего цилиндра, Л=£„сг, е„~ приведенная степень черноты, то для 7'„ст получается уравнение:

iv:m

A TL + ВТкт - М - 0; М = . J . м/ + В ГД+| + АТХ .

2Т1\Га ст J

Выражение для \|/ представлено в диссертации и оно зависит от величины кп и геометрических параметров. Разработанная в гл. 2 модель тепловых процессов в камерах ЛПМ и физическая модель лазера в гл.1 позволяют обоснованно найти самосогласованные величины к,„ Те, Твсг при заданной температуре внутренней стенки.

Одной из причин, препятствующих созданию мощных ЛГ1М, является перегрев активной среды [15], который вызывает срыв генерации вследствие теплового заселения нижнего рабочего метастабильного уровня. Для предотвращения перегрева в разрядных камерах большого объёма можно применять коаксиальные конструкции с развитой (увеличенной) поверхностью стенок и малым характерным поперечным размером.

В камерах с такой геометрией интенсифицируются теплопередача но газу и за счёт лучистого теплообмена. Усиливаются процессы переноса частиц и энергии из плазмы на стенку. На рис. 1 представлены результаты численных расчётов предельных по перегреву погонных электрических мощностей к в коаксиальной камере (2,0 л/м). В области оптимальных значений Гсг и допустимых величин температур Гвс| и наружной стенки Т„ предельный энерговклад достигает ~ 50 кВт/м, что примерно в 20 раз больше по сравнению с трубой без вставки того же объёма. Учёт выноса энергии непосредственно на стенки камеры (/:„—0,7) спонтанным излучением и амбиполяриой диффузией заметно снижает нагрев газа и увеличивает величину предельного энерговклада.

В главе приведены результаты экспериментальных исследований тепловых характеристик коаксиальных камер ЛПМ. Дано описание стенда для проведения опытов и методики измерений температур стенок. В коаксиальной камере с изолированной вставкой при отношении 2Дг/(г„ст+гст)=0,42; (Дг=0,8 мм) получен эффект увеличения удельной выходной мощности излучения лазера в два раза, что свидетельствовало о снижении температуры газа. Численные исследования и эксперименты подтвердили возможность достижения больших удельных энерговкладов в ЛПМ большого объёма, сравнимых с энерговкладами в разрядных трубках малого диаметра -1-2 см, за счёт применения камер коаксиальной конструкции. При этом возможна работа на повышенных частотах следования импульсов. Тем самым может быть устранена одна из причин, препятствующих созданию ЛПМ большой мощности.

К кВт/м Tu er 9 T CT, К T„,"K

80 \\\ с '! .г 1П ' , 2500 1250

70 \\ » v ' ,>-\\\/V ■ - 2300 1190

60 xYvxr 2100 1130

50 /ДхС / / /\ \ - / / . \ . > ; /' / 'v 1 ; i ~ i i 1900 ; 1070

40 / ; \2 1700 ; - . 1010

30 1500 950

О 5 10 15 20 25 30 35 Ьф , Вт/(м-К)

Рис. 1. Wnp- I и Г, Гст- 2,2', температура наружной поверхности Т„- 3, 3' и Твл - •/, 4' ; ''сч=44 мм, Гц=114 мм, г,с,.=36 мм: сплошные кривые -кп=\, пунктирные - ^„=0,7

Показано также, что значения средней температуры газа слабо зависят от вида радиальной зависимости функции тепловыделения. Применение изоляционных материалов с очень низкой теплопроводностью приводит к резкому уменьшению предельного энерговклада и к перегреву внутренней стенки; при больших значениях А.-,ф даже предельный энерговклад может быть недостаточным для нагрева стенки до требуемой температуры.

Третья глава диссертации посвящена численному исследованию физических процессов и моделированию лазеров на парах меди большой мощности. В частности, уделяется внимание мало изученному вопросу о роли спонтанного излучения в плазме ЛПМ и анализу динамики концентраций возбужденных атомов, определяющих величину инверсной заселенности и выходные характеристики лазера. Рассмотрена область средних и больших энерговкладов в импульсе возбуждения. Для решения задачи использовались физическая модель и программа численного расчета ЛПМ на смеси меди и неон а (гл. 1, 2). Учет ре-абсорбции спонтанного излучения проведен с использованием новых аппроксимирующих формул для вероятности вылета фотона (гл. 1, § 3). Учитывалось большое число линий излучения атомов меди и неона. На нага взгляд такой подход позволил получить более надежные и подробные, чем в других расчетных работах, сведения о спонтанном излучение, балансе энергии электронов и динамике концентраций возбуждённых атомов в ЛПМ.

Численное исследование кинетических процессов в плазме проводилось для условий работы ЛПМ с коаксиальной разрядной камерой объёмом 1,9x104 см3, (Л2-Л1 )=1см и соотношением {Я2~К\ )1Я\<\. Кроме того, проводился расчёт лазера с обычной разрядной трубкой, диаметр которой соизмерим с шириной кольцевого зазора. Электрический ток разряда и излучение лазера направлены вдоль оси цилиндров.

Сначала исследовалось влияние некоторых кинетических процессов на результаты расчёта характеристик коаксиального ЛПМ. Вариация значений констант возбуждения и ионизации атомов в два - три раза показали, что максимальные значения мощности излучения ЛМП IV,, физического т|ф и технического г], КПД остаются практически без изменений. При этом несколько сдвигается область параметров: напряжение накопителя 1/,,(0), давление неона /\|с, температура Т„ и частота следования импульсов £ При учете процесса Пеннин-га примерно в два раза снижается заселенность возбужденных уровней неона и соответственно доля энергии спонтанного излучения неона. Учёт процесса перезарядки на порядок и более снижает предимпульсное значение концентрации ионов неона и значительно, на 20-30 %, уменьшает её максимальное значение. Концентрация ионов меди при этом возрастает незначительно, а концентрация электронов в предимнульсный период уменьшается примерно в два раза, что

1Е+009

1Е+008

1 . СМ ' л '! 1

' I

' ! 1

1' 1ш :о 3» Л> ¡«11 * •

. « л" . П м 11.05 11.1 0.5 2 5 20 50

10 10« 0.01 0.1 1 10 100

( , МКС

t , мкс

Рис. 2. Концентрации п„ возбуждённых уровней в коаксиальном ЛПМ: /- 2- 5- Р°з/2", 6. 7, 8 - блоки уровней меди; 10 - блок уровней неона; Рмс=200 мм. рт. ст.. Гст=1700 К (/7Сц=6.6-1014 см"3), Г=7 кГц, (и5),=7 Вт/см5

существенно улучшает характеристики генерации лазера. Учёт двух сортов ионов увеличивает энергию, уносимую на стенки амбиполярной диффузией заряженных частиц, примерно в 1,5-2 раза по сравнению с энергией, рассчитанной при учёте только одного сорта - ионов меди.

Далее, исследовалась динамика концентраций возбужденных атомов пк(1) (рис. 2, а) в коаксиальной камере ЛПМ и в классической цилиндрической трубке. При больших мощностях накачки и Г ~10 кГц кривые як на рисунках немонотонные: наблюдаются два максимальных значения - одно в области времён 0</<10"7 с (импульс возбуждения), второе в области 10"5< / <10'4 с (период рекомбинации плазмы). Амплитуда первого максимума на один-два порядка больше второго; длительность наоборот, существенно меньше (на два-три порядка). Небольшие вторые максимальные значения появляются и на кривых для концентраций метастабильных уровней п2(1), п\(1) (рис. 2, б). При этом, временная зависимость имеет резкий изгиб и характеризуются двумя временами спада: быстрый спад - т^-Ю'6 |10"5 с, медленный спад - тя ~10"4 с (в окрестностях точек ¡2 и /4). Отметим, что появление вторых горбов в зависимостях пг{С), и3(г) наблюдалось во многих экспериментальных работах, например [16] и впервые было подтверждено нашими численными расчётами, с использованием предложенной модели лазера. Программа позволяет для любого момента времени определить вклад того или иного физического процесса в динамику различных параметров плазмы. Оказалось, что появление вторых максимальных значений концентраций связано с интенсивным рекомбинационным засе-

лением высоколежащих уровней. В свою очередь эти уровни расселяются на нижележащие уровни за счёт спонтанного излучения и, отчасти, электронным ударом. Замедленное падение концентраций метастабильных уровней меди п2, и «з в окрестности ¡4 связано со спонтанным и электронным заселением этой пары уровней с верхних блоков, чему способствует большое количество спонтанных переходов (50 из 231учтённых), запрет на радиационный распад мета-стабилей и сравнительно слабое, в этот период времени, ударное расселение электронами. Фактически, при больших энерговкладах, в расчетах релаксации плазмы наблюдается рекомбипационная неравновесность, что приводит к повышенным предимпульсным значениям концентраций метастабилей, электронов и отрицательно сказывается на генерационных характеристиках лазера. При умеренных энерговладах рекомбипационная неравновесность мала и вторые максимумы в зависимостях концентраций ик(;) нижних уровней не наблюдаются.

Аналогично и поведение удельной мощности спонтанного излучения линий (два максимальных значения). Отметим, что вследствие большой длительности вторых максимумов значительный вклад в суммарную (по всем линиям) энергию спонтанного излучения, за период между импульсами накачки, вносит рекомбинационный "хвостовой" участок кривой и<С1,(/).

Рекомбипационная неравномерность связана с ходом электронной температуры Гс(/). Для условий рис.2, в области 6-10"8</ <10"6 с Гс быстро падает из-за охлаждения электронов, в основном, в неупругих и упругих столкновениях с тяжелыми частицами до величины 0,7 ¡0,6 эВ. В этот период времени рекомбинационный поток резко возрастает из-за роста константы рекомбинации и уменьшения скорости ионизации. В области времени 10"6< / < 4-10"5 с расчёт даёт отношение [(и,с1|+и>дИф)/11'}.п[,]«0,4 |0,2 (здесь м>ДИф , м>у„р - удельные мощности диффузионных и упругих потерь энергии электронов); тем самым в охлаждение электронов вносит заметный вклад спонтанное излучение и амбиполярная диффузия. При 4-10'5< /< 1,4-10"4 с величина концентрации электронов пс снижается, а отношение [(>1'см+^д1„|1)Л|';мр] возрастает от 0,2 до 3,8 , поэтому основной вклад в охлаждение электронов в конце рекомбинационного периода вносит спонтанное излучение и отчасти амбиполярная диффузия. Такая картина согласуется с анализом [12], где подчёркивается, что на поздней стадии рекомбинации плазмы радиационное тушение уровней может существенно ускорить вынос энергии рекомбинации и определять, таким образом, охлаждение электронов.

В главе проводится численный анализ баланса энергии плазмы. Показано, что в условиях (рис.2) расчёта коаксиальной камеры при энерговкладах (^)1=(М0) Вт/см3 доля энергии Эсм за период между импульсами, уносимая на

стенки камеры спонтанным излучением, может составлять (40-20)% от джо-улевой энергии Э;, доля, выносимая амбиполярной диффузией Эдиф — (10-15)%.

В типичных условиях экспериментов с трубками [17] (РМс=100 мм.рт.ст., /?=0,5 см, Г„=1750 К, Т--1 кГц, (^>,=10 |25 Вт/см3), при <^¡>,<10 Вт/см3, расчётная величина ЭС1| составляет -30 %. С ростом IV" доля ЭС|1 падает до 15%. Упругие потери Эу возрастают примерно до 70%. На долю энергии ЭДШ|„ уходящей на стенки камеры, приходится от 10 % до 20 % . Энергия, уносимая из объёма плазмы за счет других процессов, таких как лазерное излучение, фоторекомбинация, диффузия возбужденных атомов, а также энергия диссоциативной рекомбинации, идущая на нагрев газа, в данных примерах не велика и не превышает нескольких процентов. Суммарный вынос энергии на стенки камер заметно снижает температуру газа в центре объёма.

В последних разделах главы представлены результаты численного моделирования работы коаксиальных ЛПМ большой мощности на уровне 1 кВт. Рассмотрено четыре варианта коаксиальных камер с горячим объёмом от 3,6 до 19 литров. Значительные выходные характеристики ЛПМ получены в варианте №4 при 7^=1850 К и /"№=400 мм. рт. ст., £=3 кГц и ^¡"=460 Вт/см. Мощность излучения составила Жг=950 Вт, г|ф«4%, г),~2%, удельная вкладываемая мощность 2,44 Вт/см3, удельная выходная мощность излучения 0,05 Вт/см3 и удельный энергосъем 17 мкДж/см3. С повышением частоты Г до (6-14) кГц -рис. 3, мощность IV, достигала максимального значения ~1,5 кВт (-0,08 Вт/см3), при энергосъёме (8-10) мкДж/см3 и физическом КПД г|ф -2,0 %.

Сравнительно высокие КПД, возможно, связаны с тем, что индуктивность коаксиальных камер существенно меньше индуктивности обычных разрядных труб того же объёма. Это способствует более быстрому вводу электрической энергии в плазму разряда и лучшему согласованию с генератором электрических импульсов накачки. Удельные характеристики ЛПМ с коаксиальной камерой, полученные во всех четырех вариантах расчета, весьма близки к удельным характеристикам,

Рис. 3. Расчёт мощности генерации коаксиального ЛПМ Wr от частоты следования импульсов f: U„ =47 кВ (J), U„ =30 кВ (2) для варианта №4 (19 л); U„ =25 кВ (3), Гст=1750 К, для варианта №3(18 л)

наблюдаемым в экспериментах с ЛПМ в виде трубок небольшого диаметра (I-2) см. Совпадают также и оптимальные частоты следования импульсов накачки. Расчётные удельные и абсолютные характеристики коаксиальных ЛПМ существенно превышают соответствующие характеристики, достигнутые в экспериментах при использовании трубок большого диаметра (10-12 см) [4, 8] примерно того же объёма. Отметим, что рассчитанные нами удельные характеристики не являются предельными, так как их оптимизация не проводилась.

Четвёртая глава посвящена решению задачи увеличения выходных характеристик ЛПМ за счёт быстрой прокачки рабочей среды с такой скоростью, при которой эта среда полностью заменяется в камере лазера за межимпульсный период. В этом случае, при больших частотах следования импульсов 10-50 кГц, можно создать условия работы ЛПМ, характерные для моноимпульсного режима и, таким образом, реализовать большие удельные энергосъёмы е~50-100 мкДж/см3 и КПД (1-2)%, наблюдаемые в экспериментах (например [18]). Обсуждаются трудности осуществления прокачки горячей ~2000 К среды по замкнутому контуру традиционными способами, оцениваются энергетические затраты. Предлагается альтернативная идея - самопрокачка рабочей среды ЛПМ по замкнутому контуру с помощью магнятогазодинамического (МГД) компрессора, использующего разрядный промежуток самого лазера, на который накладывается внешнее магнитное поле, ориентированное перпендикулярно направлению электрического тока импульсов накачки. Замкнутый газодинамический тракт (рис. 4) состоит из МГД канала (он же - разрядная камера лазера) - /, диффузора - 2, холодильника - 3, источника паров меди -4 и ускоряющего сопла - 5. Температура стенок всего газодинамического тракта должна быть немного выше температуры источника паров меди 4, который может быть конструктивно совмещён с выходом холодильника 3.

Перспективность такого варианта лазера зависит от того, в какой степени требования, предъявляемые к параметрам разряда с точки зрения эффективности работы ЛПМ и МГД-компрессора, совместимы. Разрабатывается физическая модель самопрокачного ЛПМ. Обоснование прокачки, расчёт газодинамических параметров и оценки выходных характеристик проводятся численным методом. Особенностью предлагаемого МГД-компрессора является импульс-но-периодический режим его работы. Поэтому решается квазистационарная

.„г М / /

ц- т

1 5

Рис. 4. Схема ЛПМ с магнитогазоди-памнческой самопрокачкой рабочего тела

(или в отдельных случаях нестационарная) задача магнитогазодинамического течения рабочей смеси по замкнутому горячему контуру. Принят фарадеевский тип МГД-компрессора. Задаются значения плотностей токовэнерговкладов е„ и длительностей импульсов накачки т,„ типичные для экспериментов с ЛПМ в моноимпульсных режимах работы и технически доступные величины магнитных полей В. Для иллюстрации возможностей создания быстрого протока рабочей смеси рассмотрено шесть вариантов геометрических параметров замкнутых контуров. Некоторые исходные данные и результаты расчётов представлены в табл. 1. При соответствующем подборе геометрических параметров газодинамического тракта скорость потока в разрядном канале лазера достигает величины 250-500 м/с. Это обеспечивает полную смену рабочей среды при длине канала (вдоль скорости потока) в 2-4 см.

В расчётах показано, что при больших удельных импульсных энерговкладах (е„2; 100 мДж/см3) возникают значительные пульсации газодинамических параметров потока газа и дальнейшее увеличение е„ может приводить к срыву МГД самопрокачки.

Опираясь на литературные данные но энергосъёмам г в моноимпульсном режиме (В=0) и оценивая величину зеемановского расщепления лазерных линий, в данной работе проводится качественный анализ влияния магнитного поля на кинетику инверсной заселённости и на работу ЛПМ в целом. Расщепление линий поглощения (и генерации) в магнитном поле в какой-то мере можно рассматривать как эффективное уширение линий по рабочему переходу. Согласно литературным данным ( см. рис.6.28 в [5]) при В=0 увеличение ширины линии в 10-20 раз приводит к значительному снижению коэффициента усиления слабого сигнала К" и практически не влияет па коэффициент усиления при развитом импульсе излучения (в "насыщении")^'. Но соотношение (к"/к") по-прежнему много меньше единицы. При этом энергосъём слегка падает (на -10%). Потому можно ожидать, что значения е при наличии магнитного поля, по крайней мере, существенно не изменятся. В этом случае паши оценки показывают, что с магнитогидродинамической самопрокачкой достигается выходная мощность лазера на уровне ~ 1 кВт при объёмах разрядной камеры в 1-2 литра и разумных геометрических размерах элементов

Таблица 1

_0атмй1сы_ Номеп в апнаита

1 2 3 4 5 6

/, А/см2 1000 250 1000 100 1000 1000

Т„, НС 150 250 150 150 200 150

б„, мДж/см3 10 5 10 5 10 100

В. Тл 2.5 2.5 0,25 2,5 2,5 5

Состав смеси Ыс+Си Ые+Си Не+Си Не+Си Ые+Си Ие+Си

(ик>1. м/с 255 257 420 400 410 500

замкнутого контура. Затраты энергии на прокачку рабочей смеси в рассмотренных случаях невелики и не влияют на КПД ЛПМ в целом. Действительно, доля мощности пондеромоторной силы, ускоряющей рабочую смесь (\у;Вг), по отношению к мощности электрической энергии, отбираемой от источника накачки ]уЕу, составляла (1-10)%, что означает низкую эффективность МГД-компрессора. Однако, это не является недостатком, так как в случае МГД-компрессора, совмещённого с разрядной камерой лазера, остальная большая часть этой мощности //а участвует в возбуждении рабочей среды лазера со своим КПД и таким образом не теряется бесполезно.

В главе так же рассмотрен более простой в техническом отношении вариант самопрокачки рабочей смеси в кольцевом зазоре коаксиальной разрядной камеры, конструкция которой разработана авторами [19]. Азимутальное движение рабочей среды вызывается пондеромоторной силой при наложении продольного магнитного поля В, на радиальный ток импульса накачки лазера. В такой камере рабочая смссь всё время остаётся в разрядном объёме и условия моноимпульсного режима не могут быть осуществлены. Считалось, что достижение значительных скоростей вращения газа в кольцевом зазоре при турбулентном характере течения смеси приведёт к значительному повышению коэффициента теплоотдачи рабочей среды и скорости рекомбинации плазмы, что в свою очередь позволит увеличить удельный энергосъём и мощность ЛПМ.

Приводятся экспериментальные результаты по первой реализации МГД самопрокачки рабочей смеси в коаксиальной разрядной камере ЛПМ при небольших продольных магнитных полях 5^0,15 Тл и плотностях импульсного радиального тока /^2,5 А/см2. В кольцевом зазоре камеры получена скорость азимутального вращения газа и^ЮО см/с. При таких малых скоростях потока течение смеси носило ламинарный характер, и увеличение коэффициента теплоотдачи было не велико. Несмотря на низкое значение достигнутой скорости и,,, наблюдалось заметное (в 1,5-2 раза) увеличение средней мощности излучения ЛПМ (рис. 5). Эффект связан в основном с уменьшением неоднородно-стей концентрации паров меди в коаксиальном зазоре за счет перемешивания среды при её вращении.

Исследовались спектральные характеристики лазерной генерации в присутствии магнитного поля. При максимальном значении магнитного поля с помощью интерферометра Фабри-Перо уверенно наблюдалось расщепление линии лазерной генерации на две компоненты, ширины которых составляли -(0,10,04) см*1, а расстояние между ними было -0,1 см"1. Ширина каждой расщеплённой линии лазерной генерации соизмерима с шириной отдельных групп зеемановских с-компонент спонтанного излучения по рабочему переходу. Эти о-компоненты в группах перекрываются между собой вследствие распада на

большое количество сверхтонких линий и их доплеровского уширения. Поскольку наблюдаемое расщепление свидетельствует о некотором эффективном уширении линий генерации, то возможно, что повышение выходной мощности лазера в наших экспериментах отчасти связано и с положительным влиянием магнитного поля на кинетические процессы.

Пятая глава посвящена разработке усилителей на парах меди с повышенной пиковой мощностью и экспериментальному исследованию процессов усиления в многопроходных схемах. Интерес к усилителям связан с тем, что их излучение по сравнению с излучением ЛМП имеет значительно меньшую расходимость и сосредоточено практически в одном пучке. В предыдущих главах решались задачи увеличения удельных средних мощностей и удельных энергосъёмов ЛПМ. Результаты этих исследований могут быть перенесены и на лазерные однопроходные усилители на парах меди (ОУПМ). Однако, немаловажным для практических применений является также и повышение пиковых мощностей импульсов лазерных усилителей. Проблема увеличения пиковой мощности излучения, на наш взгляд, может быть разрешена за счет применения схем многопроходных усилителей на парах меди (МУПМ). В пятой главе обсуждается предложенный способ, согласно которому при особом, определённом исполнении МУПМ можно получать импульсы излучения с повышенной пиковой мощностью по сравнению с импульсами обычного ОУПМ.

Увеличение пиковой мощности импульса излучения при тех же энерговкладах в активную среду достигается путём многократного прохождения через усилитель лазерного импульса ЗГ с достаточно крутыми фронтами, с длительностью т1Г, более короткой, чем время существования инверсии тшш в активной среде усилительного каскада. Предполагается, что длительность импульса излучения на выходе такого усилителя существенно не меняется, и короткий входной импульс отбирает от активной среды и аккумулирует в себя примерно столько же энергии, что и длинный входной импульс с т3|.>тшш в однопроходной схеме. Следовательно, усиленный импульс должен иметь более высокую амплитуду приблизительно в Хит/т«- раз. Качественная физическая модель работы такого усилителя приводит к соотношениям (например, для случая встречных пучков):

/л 2

1 ! / 1 1 1 f 1 1 . \ \ \ V \ \ \ » ' \ ч \

О 50 100 150

/, tic

Рис. 5. Импульсы генерации лазера: Л,с = 850 мм рт. ст.. Тст = 1570 К. {/П|,|=15 кВ; /М)(/;; //=1,5 кЭ (2)

Т ЗГ ~ Т „ИВ - ( N ■ I ус /с ) - Т ад (6)

тзг > тах{(2 ■£уС/с + х2), (2 • £ ус /с + Т1)} , (7)

где £уе - длина активной среды усилителя, и тг - времена, затрачиваемые соответственно оптическими блоками на один разворот импульса излучения в обратном направлении, Л^- число проходов пучка,

г = 0,5ЛГ-(г, +г2)+0,25(г, +г2^(-і)л'-1|

-0,5г.

(-1Г+1

(8)

ч ' '2/ ' «^-чч ■ '2

Здесь (£ ус-ЛУс) - суммарное время потраченное передним фронтом импульса излучения на N проходов по активной среде, а тзал - суммарное время па все необходимые при заданном числе N развороты переднего фронта импульса. Выражение (6) получено из условия полного перекрытия интервала времени "^инв > а (7) из условия полного пространственного перекрытия рабочей среды усилителя одним и тем же цугом импульса задающего генератора (ЗГ). Соотношения (6)-(8) устанавливают взаимосвязь параметров тзг, тин„, £ ус, Т), Тг и определяют таким образом реализацию способа, конструктивные параметры и исполнение МУПМ.

Проверка возможности увеличения пиковой мощности предложенным способом проводилась экспериментально с использованием схемы двухпро-ходного усилителя на парах меди (ДУПМ) со встречным ходом и с поляризационной развязкой пучков (рис. 6). При выполнении условий, определяемых соотношениями (6)-(8), получен эффект увеличения пиковой мощности. На рис. 7 представлены для сравнения осциллограммы импульсов излучения на выходе одно- и двухпроходных усилителей при одинаковой вкладываемой средней

2

Рис. 6. Схема эксперимента: /- задающий генератор; 2 - пространственный фильтр: 3 - поляризационный раз-ветвитель; 4 - усилительный каскад; 5 - блок возврата пучка; 6 - фазовращающая пластинка Х/4; 7-плоское зеркало; 8, 9 -линзы и 10- диафрагма; 11 — нейтральный ослабитель; 12,13 - окна усилительного каскада

мощности источников накачки ~ 3,3 кВт и частоте следования импульсов 10 кГц. На входе в усилительный каскад (УК) однопроходного усилителя т„«40 не, пиковая мощность 1!*"*=10 кВт. Для двухпроходного усилителя эти величины были т31~18 не, иЦ"' =3 кВт. Отношение максимальных пиковых мощностей на выходе двух- и однопроходных усилителей составило -1,8 и близко к ожидавшейся величине тШ1а/тзг. Значение тИ1Ш , измеренное по длительности сверхизлучения, в обоих случаях равнялось 35-40 не. Задний фронт выходного импульса двухпроходного усилителя слегка растянут, а длительность по основанию несколько больше длительности входного импульса. Такое "расплывание" естественно снижает эффект увеличения его амплитуды и связано, по всей вероятности, с плохой формой заднего фронта входного импульса. Наибольшее увеличение пиковой мощности иЩ^ на выходе ДУПМ получено с более коротким и гладким импульсом тзг »12,5 не. Величина К суммарная по длинам волн достигла 305 кВт, при средней мощности 25 Вт. Пиковая мощность в этом случае превосходила соответствующую мощность однопроходного усилителя в 2,2 раза.

Исследовалось (рис. 8, а) усиление по пиковым мощностям. Кривые усиления показывают более крутой рост пиковой мощности выходного импульса излучения в двухпроходном варианте по сравнению с однопроходным вариантом. В области максимальных значений [/»ш типичная величина усиления иЦш/и""* для двухпроходного и однопроходного усилителя составила, соответственно, - 70 и 12. Заметим, что при С/вх=0 выходные импульсы мощности излучения ДУПМ не равны нулю. Наблюдалось хаотически поляризованное излучения большой расходимости. Фактически в этом случае усилительный каскад работал как обычный лазер на парах меди с одним зеркалом резонатора. С ростом амплитуды входного импульса такая генерация излучения быстро подавлялась.

Детально исследовались энергетические характеристики усиления. На рис. 8, б представлены зависимости средней выходной мощности от входной мощности IV,¡к для однопроходного и двухпроходного вариантов усилителя. Кривые отображают зависимость энергосъёма от энерговклада. Из рисунка

I, НС

Рис. 7. Импульсы усилителей: / - однопроходного; 2 - двухпро-

1—'—I 2 4

ит, кВт

0.0

0.1 0.2 Вт

Рис. 8. Зависимость пиковой мощности (а) и средней мощности 1К„Ш (б)

усилителей от входного сигнала: однопроходного (I), двухпроходного (2)

видно, что разница между вариантами невелика. Энергетическое усиление Иилх/Иы за сделанные проходы при малых входных мощностях Жвх«0,02-0,2 Вт составило ~103-102, а в области насыщения усилителей -10 (Жвх>1 Вт).

Полученные результаты показывают, что при переходе от однопроходного усиления к двухпроходному усилению энергосъём существенно не изменился. Длительность импульса на выходе ДУПМ осталась приблизительно равной длительности входного импульса и вдвое короче импульса сверхизлучения. Таким образом, в условиях двухпроходного усиления подтверждается справедливость исходных предположений, положенных в основу способа.

Исследуется влияние на пиковую мощность ряда характеристик входного импульса и величины тзад. На рис. 9 представлены результаты оптимизации ДУПМ по пиковой мощности при неизменном режиме возбуждения. Максимум на кривых соответствует оптимальным значениям тзад, определяемым соотношениями (6)-(8). С другой стороны при использовании ЗГ с более коротким импульсом согласно (7) необходимо

100

'Г ю

15

20

ас

Рис. 9. Зависимость пиковой мощности от задержки тзал: 1 - т3г=12,5 не и и'Г =5,7 кВт; 2- т31»17нс, [/»"" = 3 кВт

уменьшить оптимальную величину т1№ что и наблюдается в эксперименте — максимумы кривых на рисунке сдвигаются влево. Отметим, что величина тии„ при строгом рассмотрении не является параметром, а зависит от пиковой мощности и динамики усиления импульса излучения в активной среде. В целом, результаты экспериментальной проверки подтверждают справедливость качественной модели увеличения пиковой мощности ДУПМ.

Для уточнения перспективы обсуждаемых МУПМ проводились исследования с увеличенным числом проходов в усилительном каскаде. Для этого была разработана схема и создан макет четырёхпроходного усилителя на парах меди. Представлены результаты экспериментов. Приводится также анализ и сравнение процессов усиления в двух- и четырёхпроходной схеме усилителей. В усилителе с четырьмя проходами проявились процессы, которые трудно было заранее оценить в количественном отношении. Это конкуренция между усилением входного импульса ЗГ и развитием генерации из спонтанных затравок в "паразитном" резонаторе, образуемом оптическими элементами блоков возврата луча. Поэтому большое внимание уделено изучению этого явления и другим причинам, ограничивающим увеличение пиковой мощности при большом числе проходов. Оригинальная методика позволила проследить эволюцию усиления импульса ЗГ (рис. 10) при его последовательных проходах через УК.

Полученные результаты полезны для анализа физических процессов, протекающих в МУПМ и дальнейшего развития работ по их совершенствованию.

Шестая глава посвящена исследованию нелинейного преобразования частот многопучкового излучения ЛПМ с неустойчивым оптическим резонатором и качественного излучения ДУПМ с повышенной пиковой мощностью. Кроме того, представлены разработки конкретных схем источников ультрафиолета. Поскольку генерация ЛПМ происходит на двух линиях ^1=0,578 мкм и л2=0,51 мкм, то с помощью механизмов генерации вторых гармоник (ГВГ) можно получать ультрафиолетовое излучение (УФИ) на длинах волн А,3=0,289 мкм и ^=0,255 мкм, а посредством генерации суммарной

ПС

Рис. 10. Осциллограммы излучения, усиливаемого в четырёхпроходном УК (Х=0,578 мкм). Пики излучения: 1В -первого, ЗВ - третьего, 2А - второго, 4А - четвёртого проходов, 2', 4'. 4", 4"' -дополнительные пики, связанные с конкурентным развитием излучения из спонтанных затравок

частоты (ГСЧ) на длине волны >13=0,271 мкм. Для выбранных нелинейных кристаллов ВВО и DKDP наиболее эффективно реализуется скалярный синхронизм первого типа оос. В этом случае ЛПМ должен генерировать линейно поляризованное излучение, поэтому неустойчивый резонатор дополнялся призмой Глана. Для достижения в кристалле нужной плотности и расходимости излучения применялись различные оптические системы формирования пучка (СФП), располагаемые между ЛПМ и кристаллом: линза (объектив) для острой фокусировки излучения, телескопический коллиматор из сферических линз, создающий параллельный пучок малого диаметра и цилиндрические линзы,

В экспериментах по ГСЧ использовались лазерные активные элементы ГЛ-201 с выходной мощность ~20 Вт на частотах следования импульсов 10 кГц и кристалл DKDP. Исследовалась структура излучения ЛПМ в дальней волновой зоне (ДВЗ) и структура преобразованного СФП излучения в зоне расположения кристалла. Измерены расходимости резонаторных пучков ср и доли энергии 5 при различных коэффициентах увеличения М. В случае М=200 величина 5, приходящаяся на пучок с наименьшей расходимостью ср»0,14 мрад, не превышала (10-15)%. Если в качестве СФП использовался телескопический коллиматор, то такой пучок фокусировался входной линзой/j -550 мм в точку А вблизи её фокуса, а резолаторные пучки с большой расходимостью в точку В на -30-40 мм дальше. В зоне AB наблюдалась длинная перетяжка (каустика лучей). При перемещении фокуса выходной линзы /2 от точки А к точке В резонаторные пучки последовательно преобразовывались на выходе СФП в "параллельный" пучок малого диаметра, а расходимость остальных пучков заметно увеличивалась. Измерялись диаметры преобразованных пучков d' и их расходимости <р'.

Максимальные значения средней мощности УФИ Wyi\, и КПД нелинейного преобразования rj наблюдались тогда, когда фокус/2 располагался в середине перетяжки, создаваемой входной линзой коллиматора f\. В этом случае через кристалл в основном проходили и участвовали в нелинейном преобразовании резонаторные пучки с минимальной и средней расходимостью. При выделение же пространственным фильтром пучков только с минимальной расходимостью величина существенно снижалась, а г) оставался на прежнем уровне (рис. 11). Во всех случаях величина г| достигала максимального значения при оптимальном соотношение fjf,¡=0,06-0,09.

Значения Щф и г| существенно увеличивались с ростом числа М и мощности и мощности IVK на входе в кристалл. После оптимизации по /2 достигнута максимальная (на кристалле DKDP) величина (Vy^=0,7S Вт и г]=12 % (рис. 12).

Вт

0.25 -

0.2-

0.15

0.1

0.05

2 V

п j

1

•

П.

3.5

%

•2.5

20

30

40

/

50 60 ., мм

Рнс. И. Мощность и КПД ГСЧ:

1-W.

- г). fi в точке Л; 3 - 1Ууф, 4 — т]. fi посредине перетяжки АВ

уф.

Для сравнения проводились эксперименты с острой фокусировкой излучения непосредственно в середину кристалла DKDP (СФП - объектив/¡). В зоне кристалла местоположение и диаметры перетяжек резонаторных пучков, плотности мощности в перетяжках заметно отличались из-за различного качества и расходимости излучения отдельных пучков. Такая ситуация не соответствует оптимальным условиям нелинейного преобразования частоты сфокусированного излучения ЛПМ сразу для всех пучков. Тем не менее, в экспериментах выявлено, что существуют оптимальные значения фокусного расстояния f\, при котором достигаются максимальные значения Wyф и г|. Результаты показывают, что с острой фокусировкой получаются более низкие, в (1,5-2) раза, значения г) и чем в экспериментах с параллельным пучком при близких входных энергетических параметрах излучения ЛПМ.

Аналогичные эксперименты проводились и с применением лазерных активных элементов LT-lOCu (мощность -10 Вт на частотах следования импульсов 12,5 кГц). При этом, кроме DKDP использовался кристалл ВВО, что позволяло осуществлять ГВГ. Несмотря на сравнительно низкую мощность исходного излучения, в простейшей схеме с острой фокусировкой излучения в кристалл достигнуты приемлемые для практического применения импульсные мощности (рис. 13.), средние мощности и КПД Так для ГВГ (0,255 мкм) из зелёной линии - 0,35 Вт и 7%, для ГСЧ (0,271 мкм) - 0,42 Вт и 5%.

Рис. 12. Зависимость КПД т| (1, 3) и мощности ГСЧ (Куф (2, 4) от фокусного расстояния выходной литы коллиматора /2 при /¡=550 мм. (Г„=6.2 Вт, (р=1,5 мрад. М-200 (1, 2); М=5 (3,4)

/ , НС

Рис. 13. Импульсы УФ излучения ГВГ н ГСЧ лазера КиШЫ-1 ОСи-ІГУ

В целом эксперименты указывают на то, что многопучковый характер генерации ЛПМ снижает эффективность использования полной мощности лазера. Однако, при тщательной оптимизации режимов работы ЛПМ, СФП и за счёт подбора кристаллов возможно достижение значительных мощностей ультрафиолета.

Далее, в шестой главе предложена и реализована схема источника УФИ с использованием особого двухпроходного усилителя, описанного в гл. 5. Повышенная пиковая мощность импульсов излучения ДУПМ при сохранении средней мощности позволяет увеличивать эффективность преобразования в нелинейном кристалле за счет увеличения пиковой плотности мощности входящего в кристалл излучения, не прибегая к чрезмерному уменьшению диаметра пучка. Сильное сжатие линейного размер пучка в главной плоскости кристалла отрицательно влияет на его предельную расходимость и соответственно на эффектив- г 2, ность генерации гармоник. Высокое качество и однопучковый характер излучения ДУПМ также способствует достижению большой эффективности 11-

Схема источника УФИ представлена на рис. 14. Пучок излучения после коллиматора 8 проходил через цилиндрическую линзу 9, кото- Рпс. 14. Схема источника УФИ:

1-7- элементы ДУПМ: 8 - телескопический коллиматор; рая сжимала его только у _ цилиидричсская липза; !0 _ „линейный кристалл:

по одной оси, перпенди- 11 -кварцевая призма; 12- измеритель мощности

1 V >1 4 »

т*.....®

кулярной плоскости рисунка (главной плоскости кристалла). Сечение пучка вблизи перетяжки имело приближенно форму прямоугольника шириной А, величина которой задавалась максимально большой и ограничивалась только поперечным размером кристалла. Это делалось с целью получить в главной плоскости кристалла (плоскости синхронизма) минимальную величину предельной дифракционной расходимости пучка, которая определяется размером /г. Для сравнения, проводились эксперименты с пучками круглого сечения. Исследовалось влияние параметров исходного излучения ДУПМ и качества оптических элементов на эффективность Г).

Подобраны два режима работы усилителя. Первый - с максимальной пиковой мощностью на выходе усилителя иж+3 от 300 кВт до 210 кВт, со средней мощностью Вт и отношением мощности на жёлтой линии генерации к

мощности на зелёной линии (Я^/ДО^О,?. Второй - с {/ж+3~190 кВт, {-Кж+3~18,5 Вт и отношение (1УЖНУ3У*>1,0. В первом режиме получается наибольшая эффективность ГВГ из зелёной линии. Второй режим более предпочтителен для ГСЧ и ГВГ из жёлтой линии, поскольку в этом случае импульсы жёлтой (Уж(/) и зелёной 1/3(/) линий практически совпадают (рис. 15), а пиковое значение 11к достигает максимума.

Наилучшие результаты (см. табл. 2.) получены при работе с пучком прямоуголь- кВт ного сечения, как для кристалла ВВО, так и 1Ж13Р. При полной мощности лазерной системы 18,5 Вт и мощностях на входе в кристалл ВВО порядка 15 Вт достигнуты сравнительно высокие средние мощности и средние эффективности преобразования: для ГСЧ — 3,6 Вт, 24 %, для ГВГ из желтой линии -3,4 Вт, 44 % и для ГВГ из зелёной линии -2,1 Вт, 27 %. На кристалле ЭЮЗР для ГСЧ -2,1 Вт, 14 %. При использовании пучка круглого сечения, мощность УФ излучения и эффективность преобразования не превосходили соответственно 1,8 Вт и 11 % (ГСЧ на ЭКБР).

Значительные эффективности и мощности нелинейного преобразования в данных экспериментах связаны с уменьшением расходимости пучка в кристалле до значений, сравнимых с угловой шириной ДО синхронизма, что сделано за счёт увеличения ширины пучка И и

/ , НС

Рис. 15. Импульсы излучения на входе в кристалл. Х2=0.51 мкм (1), )ч=0,578 мкм (2)

устранения различных оптических аберраций. С другой стороны, повышенная пиковая мощность ДУПМ дала возможность поддерживать достаточно высокие плотности мощности в перетяжке с большой шириной /7 (площадью пятна) при использовании усилителя с малой средней мощностью. Проводится сравнение полученных результатов с литературными данными. При уровне мощности излучения двухпроходного усилителя менее 19 Вт с использованием нелинейных кристаллов БКХ)Р и ВВО по всей вероятности получены рекордные мощности УФИ и КПД Ранее такие значения реализовывались, в основном, при использовании лазерных систем на парах меди с мощностью исходного излучения свыше 40-50 Вт.

Таблица 2

Генерация УФ излучения, /с - фокусное расстояние цилиндрических линз

Кристалл Процесс 1 мкм ж Вт Ж,< т иг кВт кВт И мм Ф' мрэд /с ММ 1Уу ф Вт Л %

ОЫ> ГСЧ 0.271 14.6 0.9 ВО 72 9.0 0.3-0,4 400 2,1 14

ОКЛ ГСЧ 0.271 15.4 0.9 80 72 9.0 0,3-0.4 150 1,54 10

ВВО ГСЧ 0.271 15.0 1.0 77.6 77.6 5.5 0.5-0,66 150 3.6 24

ВВО гвг 0.255 15.6 1.0 80 - 5.5 0,5-0.66 150 2,1 27

ВВО гвг 0.289 15.6 1.0 - 80 5.5 0,5-0,66 150 3.4 44

В заключении сформулированы основные результаты и выводы по диссертационной работе.

В приложении собран и размещён в таблицах достаточно большой набор характеристик энергетических уровней и вероятностей радиационных переходов атомов меди, неона и их ионов. Также представлены полученные автором коэффициенты, необходимые для расчёта сечений и констант возбуждения и ионизации, для оценки штарковского уширения спектральных линий и таблицы коэффициентов для вычисления эффективной вероятности вылета фотона из неоднородной плазмы по модели, развитой автором.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана новая физическая модель лазера на парах меди с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрий, предназначенная для численного расчёта параметров плазмы и выходных характеристик излучения. Основные отличия от аналогичных моделей заключаются в том, что: - более строго рассмотрена реабсорбция излучения в условиях неоднородной плазмы, учтено большое число уровней и спектральных линий;

- для ЛПМ коаксиальной геометрии, проработан вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов и баланса энергии электронов. Уточнён вид членов, описывающих диффузионное охлаждение электронов, а также диффузию заряженных и возбуждённых частиц.

2. Развита методика учета реабсорбции спонтанного излучения в однородной и неоднородной плазме.

- Для цилиндрического и коаксиального объёма плазмы с однородным коэффициентом поглощения ка, представлены новые формулы, описывающие зависимость вероятности вылета фотона д(г,к„И) от координаты г при любых оптических плотностях

- Получены новые аналитические выражения вероятности вылета фотона в{х,к0Ц, справедливые для плоского слоя плазмы толщины Ь с неоднородным коэффициентом поглощения (£0(х)*СОП51).

- Предложена формула, аппроксимирующая численные значения эффективной "вероятности" вылета фотона 0^, в усредненных по объёму уравнениях баланса концентраций возбуждённых уровней (пк(х), к„(х)-?сот1).

Полученные формулы для 9 и использовались нами в численных расчётах параметров ЛПМ и могут представлять самостоятельный интерес для решения других задач низкотемпературной плазмы.

3. Для саморазогревного ЛПМ коаксиального типа разработаны аналитическая модель тепловых процессов и методика комплексного расчёта температуры рабочего тела и элементов конструкции с учётом лучистого теплообмена между коаксиальными цилиндрами. Расчётами показано, что использование разрядных камер с изолированной коаксиальной вставкой позволяет повысить предельную вкладываемую мощность на порядок и выше по сравнению с обычными цилиндрическими камерами того же объёма в (10-20) л/м.

4. На основании численных экспериментов и анализа сделан ряд новых выводов о роли различных процессов в плазме, влияющих на характеристики ЛПМ в рассмотренных условиях (большие и средние энерговклады).

- Показано, что доля энергии спонтанного излучения может достигать значительных величин и заметно влиять на баланс энергии электронов в релаксационный период и на температуру газа.

- Установлено, что рекомбинационный поток поддерживает высокие значения концентраций высоколежащих уровней, обусловливает появление вторых максимальных значений концентраций возбуждённых атомов в межимпульсный релаксационный период времени.

- Расчетная модель приводит к двум характерным временам спада концентраций метастабильных уровней меди ям, к быстрому ~10"6 |Ю"5 с и по-

следующему медленному ~10'4 с. При этом модель впервые описывает появление вторых максимумов в зависимостях ям(0 в начале медленного спада, что наблюдалось и в ряде экспериментов. Показано, что эти максимумы связаны с интенсивным спонтанным и электронным заселением ме-тастабильных уровней с верхних блоков (Е^.5 эВ), которые в свою очередь заселяются за счет рекомбинационного потока. Для снижения предимпульсных значений концентраций метастабильных уровней и электронов, в целях улучшения выходных характеристик ЛГ1М рекомендуется вводить в рабочую смесь такие добавки, которые в период рекомбинации снимали бы возбуждение с верхних уровней атома меди.

5. Представлены результаты расчёта характеристик излучения ЛПМ с коаксиальными разрядными камерами большого объёма — (3-20) л и небольшим зазором между цилиндрами -(1-3) см, при этом:

- показана принципиальная возможность достижения, одновременно, высоких удельных характеристик генерации -0,1 Вт/см3 и средней мощности излучения ЛПМ свыше 1 кВт;

- получены сравнительно высокие физические КПД до 4%, технические КПД (1,5-2)% и более высокие (~10 кГц) оптимальные частоты следования импульсов по сравнению с обычными ЛПМ того же объёма (~20 л).

6. Развита идея увеличения выходных характеристик ЛПМ за счёт создания быстрой прокачки, при которой среда полностью заменяется в камере за межимпульсный период.

- Рассмотрен и обоснован вариант осуществления быстрой самопрокачки рабочего тела через камеру ЛПМ по замкнутому контуру с использованием электрического разряда, возбуждающего среду лазера путём наложения внешнего магнитного поля перпендикулярно вектору тока. Представлена магнитогазодинамическая модель процесса самопрокачки.

- Численным методом показана возможность достижения в разрядной камере ЛПМ скоростей потока (250-500) м/с.

- Экспериментально продемонстрировано азимутальное вращение рабочей среды в коаксиальной разрядной камере ЛПМ при наложении продольного магнитного поля перпендикулярно радиальному току накачки. При этом показано, что перемешивание рабочей среды в коаксиальной камере существенно увеличивает удельную мощность генерации.

7. Предложен способ увеличения пиковой мощности импульсов излучения усилителей на парах меди с использованием особых многопроходных схем. Построена качественная физическая модель работы таких усилителей. Проведены экспериментальные исследования, в которых проверена справедли-

вость этой модели.

- Впервые получен эффект увеличения пиковой мощности излучения (без существенного изменения средней мощности).

- Впервые по предложенной схеме успешно реализован двухпроходный вариант усилителя на парах меди со средней мощностью излучения 22-25 Вт. Достигнута пиковая мощность импульсов излучения в 305 кВт, что в 2,2 раза больше, чем пиковая мощность при обычном однопроходном усилении в канале с тем же объёмом и такой же мощностью накачки.

- Разработана схема четырёхпроходного усилителя на парах меди и создан экспериментальный макет.

8. Проведён цикл экспериментальных исследований процессов усиления мощности и энергии импульса излучения в двухпроходной и четырёхпроходной схемах усилителя.

- Изучена зависимость величины усиления от амплитуды, формы и длительности импульса задающего генератора, от задержек усиливаемого импульса в блоках возврата. Прослежены характер и динамика усиления импульса от одного прохода к другому.

- Обнаружено, что в четырёхпроходном усилителе, при большом числе проходов импульса, усиление качественного пучка сдерживается конкурентным развитием генерации из спонтанных затравок в "паразитном" резонаторе, образуемом поворотными зеркалами блоков возврата пучка.

Полученные результаты полезны для анализа и расчёта физических процессов, протекающих в многопроходных усилителях на парах меди.

9. Проведён цикл экспериментальных исследование нелинейного преобразования частот излучения ЛПМ (трубки ГЛ-201и ЬТ-ЮСи) с неустойчивым оптическим резонатором на кристаллах ЭКБР и ВВО. Осуществлена оптимизация оптических схем, формирующих в нелинейном кристалле пучок с острой фокусировкой или параллельный пучок.

- Показано, что с параллельным пучком достигаются более высокие (в 1,5-2 раза) значения КПД преобразования г) и мощности ультрафиолета чем в экспериментах с острой фокусировкой.

- Определена роль различных резонаторных пучков в процессе генерации УФИ. Показано, что наибольшие значения Щф и г| наблюдаются, когда через кристалл проходят и вместе участвуют в нелинейном преобразовании резонаторные пучки с минимальной и средней расходимостью.

- При полной мощности ЛПМ не более 20 Вт на кристалле ОК13Р достигнуты максимальные значения Щф -0,75 Вт и г]~12 % (для ГСЧ, Х=0,271 мкм).

- На основе всех полученных результатов совместно с ООО "НПП "ВЭЛИТ" разработан и создан опытный образец промышленного лазера "КиЬОЫ-ЮСи-иУ", генерирующий излучение в видимом и УФ диапазоне

В целом, экспериментальные исследования генерации ультрафиолетового излучения (ГСЧ, ГВГ) с использованием ЛПМ небольшой полной мощности (до 20 Вт) обосновали и подтвердили возможность достижения практически значимых параметров ~1 Вт и 11-10-15%).

10. Для увеличения эффективности генерации УФИ с использованием лазерных активных элементов небольшой мощности предложена новая оригинальная схема источника "генератор - многопроходный усилитель - нелинейный кристалл".

- Впервые реализована схема источника УФИ на базе двухпроходного усилителя на парах меди, импульсы генерации которого имели повышенную (в два раза) пиковую мощность.

- Проведён цикл исследований эффективности нелинейного преобразования излучения по предложенной схеме источника УФИ. Показано, что существенное увеличение эффективности т) и мощности обусловлено, в основном, более высокой пиковой мощностью (по сравнению с ЛПМ) и высоким качеством излучения усилителя.

- При уровне полной мощности излучения двухпроходного усилителя

Вт с использованием нелинейных кристаллов ОКХ>Р, ВВО и цилиндрической оптики получены рекордные мощности УФ излучения (ГВГ и ГСЧ) от 2,1 Вт до 3,6 Вт.

- На кристалле ВВО реализованы весьма высокие значения среднего КПД преобразования г): для ГВГ из зелёной линии - 27 % (А.=0,255 мкм) и ГСЧ -24% (Л.=0,271 мкм). Для ГВГ (/1=0,289 мкм) из жёлтой линии излучения достигнуто рекордное значение г) - 44 %.

Представленные результаты говорят о перспективности создания эффективных источников ультрафиолетового излучения на базе лазерных многопроходных усилителей на парах меди с повышенной пиковой мощностью.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Батенин В.М., Бохан П.А., Бучанов В.В., Евтушенко Г.С., Казарян М.А., Карпухин В.Т., Климовский И.И., Маликов М.М. Лазеры на самоограни-чепных переходах атомов металлов - 2 . Т.2 / Под ред. В.М. Батенина. -М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2011. - 610 с.

2. Директор Л.Б., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин В.А., Шелков Е.М., Шпильрайн Э.Э. Теплофизические характеристики коаксиальных камер лазеров на большие мощности//ТВТ. 1983.Т.21.№ 1.С. 162-166.

3. Директор Л.Б., Карасёв A.B., Маликов М.М., Сковородько С.Н. Методика измерения температуры стенки в лазере на парах металлов // Приборы и техника эксперимента 1983. № 5. С. 191-192.

4. Карасев А. В., Полищук И. Я., Маликов М.М., Фомин В. А. О переносе резонансного излучения //ТВТ. 1985. Т. 23. № 4. С. 807.

5. Директор Л.Б., Качалов В.В., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин

B.А. К вопросу о применении коаксиальных разрядных камер для ОКГ на парах металлов //ТВТ. 1985. Т. 23. №1. С.193-195.

6.Васильев Л.А., Герц В.Е., Директор Л.Б., Качалов В.В., Маликов М.М., Менделеев В.Я., Ратников Г.Е., Рязанский В.М., Сокол Г.Ф., Соколов A.B., Татаринцев Л.В., Фомин В.А., Штшьрайн Э.Э. Лазеры на парах меди с магнитным полем //ТВТ. 1982. Т. 20. № 5. С. 995-997.

7. Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко АЛ, Шпильрайн Э.Э. Самопрокачка рабочего тела электроразрядного ОКГ на парах металлов // ТВТ. 1985. Т. 23. №5. С. 966-971.

8. Директор Л.Б., Мапиков М.М., Фомин В.А. Реабсорбция излучения в неоднородной низкотемпературной плазме // ЖТФ, 1987. Т. 57. № 1. С.28-32.

9. Директор Л.Б., Маликов М.М. Баланс энергии электронов и возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди // ТВТ. 1989. Т. 27. №5. С. 1036. Деп. в ВИНИТИ, № 3571-В-89, 26 с. 30.05. (1989).

10.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Расчёт параметров лазера на парах меди с коаксиальной разрядной камерой //ТВТ. 1990. Т. 28. № 3.

C. 427-432.

11. Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. ГСЧ излучения лазера на парах меди //Оптика атмосферы и океана. 1995. Т.8. №11. С. 1652-1657.

12. Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Исследование суммирования частот лазера на парах меди // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. № 9. С. 809-813.

13. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Использование лазера на парах меди для получения ультрафиолетового излучения // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. №2-3. С.181-186.

14. Карпухин В. Т., Климовский И.И., Маликов М.М., Марковец В.В. Особенности работы генератора на парах меди и системы "Генератор на парах меди - УФ преобразователь" в режиме лазерного монитора // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т.12. № 11. С. 1064-1069.

15.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Нелинейное преобразование частот излучения лазера парах меди в сфокусированном и параллельном пучках //ЖТФ. 2000. Т. 70. № 4. С. 87-89.

16. Карпухин В. Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Использование активной среды лазеров на самоограниченных переходах в схеме многопроходного лазерного усилителя // Известия АН, серия физическая. 2002. Т. 66. № 7. С. 934-938.

17. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Генерация ультрафиолетового излучения по схеме многопроходный лазерный усилитель на нарах меди - нелинейный кристалл // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. № 5. С. 416-418.

18. Карпухин В Т., Маликов М.М. Лазерный усилитель иа самоограниченных переходах с повышенной пиковой мощностью импульса излучения //Квантовая электроника. 2003. Т. 33. №5. С. 411-415.

19. Батенин В.М., Карпухгш В. Т., Маликов М.М. Эффективная генерация суммарной частоты и вторых гармоник излучения с помощью системы лазер на парах меди - двухироходный усилитель // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 9. С. 844-848.

20.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Двухпроходный лазерный усилитель на нарах меди с высокой пиковой мощностью // ЖТФ. 2005. Т.75. №10. С. 69-72.

21 .Карпухин В.Т., Маликов М.М. Экспериментальное исследование многопроходных лазерных усилителей на парах меди // Квантовая электроника. 2008. Т. 38. №12. С. 1121-1126.

22. Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябип H.A., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения само-разогревного промышленного лазера «KULON-IO Cu-М» // Квантовая электроника. 2007. Т. 37. № 8. С. 765-769.

23 .Батенин В.М., Карпухин В. Т., Лепёхин U.M., Лябин H.A., Маликов М.М., Присеко 10.С., Филиппов В.Г., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения лазера KULON-lOCu-UV // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 5. С. 405-409.

24. Батенин В.М, Карпухин В. Т., Лепёхин Н.М., Лябин H.A., Маликов М.М, Присеко 10.С., Филиппов В.Г., Гальетов М.В. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты KULON-lOCu-UV // Прикладная физика. 2009. №4. С. 129-132.

25.Кондратенко B.C., Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты серии KULON для прецизионных технологий. // Вестник МГУПИ 2009. Т. 17. С. 124-131.

26.Директор Л.Б., Карасев A.B., Маликов М.М., Менделеев В.Я., Рязанский В.Н., Сковородько СЛ., Фомин В.Л. Устройство для измерения температуры внутренних стенок рабочей камеры лазера на парах металлов / Авторское свидетельство СССР № 993710 от 01.10. 1982 г. Заявка № 2964662 от 15.07. 1980 г.

21. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Способ генерации импульсного лазерного излучения. Патент РФ № 2197042 по заявке №2001104528 от 20.02.2001 г. //БИПМ. 2003. № 2.

28. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Устройство для генерации импульсного лазерного излучения. Патент РФ на полезную модель № 19612, по заявке № 2001110644 от24.04.2001 г. //БИПМ. 2001. №25. С. 524.

29. Карпухин В. Т. Маликов М.М. Устройство для нелинейного преобразования частот лазерного импульсного излучения. Патент РФ на полезную модель № 22590, по заявке № 2001129954 от 08.11.2001 г. // БИГІМ. 2002. № 10,

30.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А., Шпнльрайн Э.Э. Физическая модель и расчет параметров плазмы и излучения импульсно-периодического разряда в смеси паров меди и неона. Препринт ИВ'ГАН № 5-189, 51 е., (Москва, 1986).

31. Директор Л.Б., Маликов М.М. Физическая модель и методика расчёта параметров лазера на парах меди. Препринт ИВТАН № 5-249, 52 е., (Москва, 1988).

32.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Генерация ультрафиолета суммарной частоты 3,6 Вт и вторых гармоник излучения двухпроходного усилителя на парах меди мощностью менее 20 Вт / В сб. "Новые Российские Разработки в лазерной науке, технике, и технологии", ред. чл.-корр. РАН Панченко В.Я., №1, с. 4-11, (Калуга, 2005).

33. Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко А.Л., Штільраіін Э.Э. Магнитогид-родинамическая самопрокачка рабочего тела электроразрядного лазера / Тезисы докладов IV международной научной конференции " Лазеры и их применение", (ILA—4,1981), (ГДР, Лейпциг, 1981).

34. Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Учёт реабсорбции излучения в неоднородной плазме / В сб. тезисов докладов Всесоюзного семинара "Лазеры на парах металлов и их применение ", (РГУ, Ростов-на-Дону, 1985).

35. Директор Л.Б., Маликов М.М. Спонтанное излучение и динамика концентраций возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди / В сб. тез. докл. VI Всесоюзной конф. "Оптика лазеровс. 102, (ГОИ, Ленинград, 1990).

36. Karpukhin V, Konev Yu., Malikov M. Cu vapor laser UV frequency conversion in DKDP / Proceeding of Tenth International. Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers, v-2502, pp. 172-177. SPIE, Bellinghamp, USA, 1994.

37. Карпухин В. Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. ГСЧ излучения лазера на парах меди / Доклад на II Международной конференции ИЛПАМ'95, Программа, с. 16, (Томск, 1995).

38. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Использование лазера на парах меди для получения ультрафиолетового излучения / Доклад на III Международной конференции ИЛПАМ'97, Программа, с.21. (Томск, 1997).

39. Карпухин В. Т., Маликов М.М. Сравнительные характеристики нелинейного преобразования частот излучения лазера на парах меди в сфокусированном и параллельном пучке / В сб. тезисов докладов Всероссийского симпозиума "Лазеры на парах металлов и их применение", Новороссийск, 1998, стр.12, (РГУ, Ростов-на-Дону, 1998).

40. Karpukhin V., Klimovskii /., Malikov М., Markovets V. Operating Features of a CVL Oscillator and a CVL Oscillator - UV Converter System as a Laser Moni-

tor / IV International Conference "Atomic and Molecular Pulsed Lasers" (AMPL'99), Program, p.39. (Tomsk, Russia, 1999).

41. Карпухин В. Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Использование активной среды лазеров на самоограниченных переходах в схеме многопроходного лазерного усилителя / В сб. тезисов докладов на VII Международной конференции. «Лазерные и лазерно-информационные технологии: фундаментальные проблемы и приложения». Программа и аннотации, 2001, Владимир-Суздаль. Под ред. В Л. Паиченко, B.C. Голубева. - ИПЛИТ РАН, Шатура- ВлГУ, Владимир, 2001, стр.18, ISBN 5-89368-2S4-8.

42. Карпухин В.Т., Маликов М.М. О возможности создания лазерных усилителей на самоограгшченных переходах с повышенной амплитудой импульса излучения / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2002), Лоо, с. 27, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2002).

43. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Источник ультрафиолетового излучения на базе многопроходного лазерного усилителя на парах меди и нелинейного кристалла / В Сборник тезисов докладов симпозиума "Лазеры на парах металлов" (ЛПМ-2002), Лоо, с. 29, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2002).

44. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Исследование многопроходного лазерного усилителя на парах меди / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2004), Лоо, с. 44, (Ростов-на-Дону, 2004).

45. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Эффективная генерация УФ излучения с использованием многопроходного усилителя на парах меди. / В сб. тезисов докладов симпозиума "Лазеры на парах металлов" (ЛРМ-2004), Лоо, с.43, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2004).

46. Карпухин В.Т., Леонов П.Г., Маликов М.М. Экспериментальное исследование двухпроходных и четырёхпроходных лазерных усилителей на парах меди / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2006), Лоо, с.46, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2006).

47. Лепёхин U.M., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин H.A., Чурсин. А.Д. Исследование энергетических характеристик промышленного лазера серии «KULON» с каналом высокоскоростной импульсной модуляции / В сб. тезисов докладов симпозиума "Лазеры на парах металлов" (ЛРМ-2006), Лоо, с.7, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2006).

48. Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин H.A., Чурсин А.Д. Параметры излучения промышленного лазера "KULON-IO Си-М" в режиме высокоскоростной импульсной модуляции / XVIII Международная конференция "Лазеры в науке, технике, медицине", 2007, Адлер. В сб. науч. трудов, ред. В.А. Петров, т. 18, стр. 39-42, (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2007).

49. Батенин В.М., Карпухин В. Т., Лепёхин Н.М., Лябин H.A., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Чурсин А.Д. Источник ультрафиолетового излучения "KULON-IO Cu-UV" на базе промышленного серийного лазера на парах меди / XIX Международная конференция "Лазеры в науке, тех-

нике, медицине", 2008, Адлер. В сб. науч. трудов, ред. В.Л. Петров, т. 19, с. 14-18, (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2008).

50. Климовскгш И.И., Маликов М.М. Ретроспектива исследований и разработок лазеров на парах меди: надежды и результаты / В сб. тезисов докладов симпозиума "Лазеры па парах металлов" (ЛРМ-2008), Лоо, с.54, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2008).

51 .Батенин В.М., Карпухин Б.Т., Лепёхин II.М., Лябин H.A., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г. Характеристики излучения промышленного лазера ультрафиолетового диапазона серии KULON / В сб. тезисов докладов симпозиума "Лазеры на парах металлов" (ЛРМ-2008), Лоо, с.7, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2008).

52. Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Гальетов М.В. Энергетические характеристики излучения видимого и ультрафиолетового диапазонов лазера KuIon-10Cu-UV для дистанционного зондирования атмосферы / Сборник научных трудов 6й конференции "СИСТЕМЫ ДЗЗ'2009", Адлер, с. 273-276. (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2009).

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Walter W.T., Solimene N., Piltch M., Gould G. // IEEE J. Quantum Electronics. 1966. V. QE-2. №9. P. 474-479.

2. Петраш Г.Г. Импульсные газоразрядные лазеры // УФН. 1971. Т. 105. № 4. С. 645-676.

3. Петраш Г.Г. Импульсные лазеры на парах металлов и их соединений: проблемы и перспективы //Известия вузов. Физика. 1999. № 8. С. 18-22.

4. Little С.Е. Metal Vapor Lasers: Physics, Engineering and Applications. J. Wiley and Sons Ltd, Chichester (UK), 1999, - 620 p.

5. Батенин B.M., Бойченко A.M., Бучанов В.В., Казарян М.А., Клшювскии И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов -2. Т.1 / Под ред. В.М. Батенина. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 544 с.

6. Исаев A.A., Казарян М.А., Петраш Г.Г. // Письма в ЖЭТФ.1972. Т. 16. №1. С. 40-42.

7. Григорьянц А.Г., Казарян М.А., Лябин H.A. Лазеры на парах меди. - М.: Физматлит, 2005. - 312 с.

8. Kushner M.J., Warner В.Е. //J. Appl. Phys. 1983. V. 54. № 6. P. 2970-2982.

9. Chang J. J., Warner B.E., Boley C.D. and Dragon E.P. / In Pulsed Metal Vapour Lasers, Little C.E., Sabotinov N.V., Eds, Dordrecht: NATO ASI Series, Klu-wer Academic Publishers, 1996, pp. 101-112.

10.Исаев А.А, Казарян M.A., Петраш Г.Г., Раутиан С.Г., Шалыгин A.M. // Квантовая электроника. 1977. Т. 4. №6. С. 1325-1335.

М.Голант В.Е., Жшинский А.П., Сахаров С.А. Основы физики плазмы. - М.: Атомиздат, 1977.

12. Дьячков Л. Г„ КобзевГ. А. // ЖТФ. 1978. Т. 48. № 11. С. 2343-2346.

13. Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. - М.: Наука, 1982.

14. Карасев А. В., Иолищук И. Я., Маликов М.М., Фомин В. А. // ТВТ. 1985. Т. 23. № 4. С. 807-809.

15. Исаев A.A., Казарян М.А., Петраш Г.Г. // Квантовая электроника. 1973. Т. 18. №6. С. 112-115.

16. Батенин В.М., Запесочный И.П., Кельман В.А., Климовекай И.И. ., Селезнёва Л.А., ФучкоВ.Ю. Радиальные неоднородности параметров плазмы в межимпульсный период саморазоргевного лазера на парах меди. Препринт ИВТЛН, N 5-210. - М.: 1987, 32 с.

П. Батенин В.М., Бурмакип В.А., Вохмин А.А, Еетюнин А.И., Клшювский И.И., Лесной М.А., Селезнёва Л.А. // Квантовая электроника. 1977. Т. 4. № 7. С. 1572-1575.

18.Бохан П.А., Герасимов В.А., Соломонов В.И., Щеглов В.Б. // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. №10. С. 2162-2173.

19. Бабейко ¡O.A., Васильев Л.А., Орлов В.К., Соколов A.B., Татаршщев Л.В. Лазерная генерация паров меди в радиально-поперечном разряде. // Квантовая электроника. 1976. Т. 3. № 10. С. 2303-2304.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЁТИО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМАХ НА ПАРАХ МЕДИ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

МАЛИКОВ Михаил Максимович

Автореферат

Подписано в печать 11.05.2011 Печать офсетная Тираж 100 экз.

Уч.-изд.л. 2,8 Заказ N 28

Формат 60x84/16 Усл.-печ.л. 2,6 Бесплатно

ОИВТ РАН. 125412, Москва, Ижорская ул., 13/19

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Физическая модель и методика расчёта параметров лазера на парах меди с коаксиальной и цилиндрической разрядной камерой.

1.1. Разработка физической модели лазера и расчётных программ.

Введение.

1.1.1. Механизм работы ЛПМ и исходные предположения.

1.1.2. Схема уровней атома меди, буферного газа и модель объединения в блоки.

1.1.3. Учет столкновительных и радиационных процессов.

1.1.4. Система уравнений. Нульмерные приближения процессов переноса частиц, энергии и лазерного излучения.

1.1.4.1. Баланс концентраций возбужденных атомов.

1.1.4.2. Баланс концентраций атомарных и молекулярных ионов.

1.1.4.3. Баланс энергии электронов.

1.1.4.4. Развитие спектральной плотности вынужденного излучения и выходная мощность ЛПМ.

1.1.4.5. Эффективные константы скоростей рождения и гибели блоков возбуждённых уровней атомов.

1.1.5 Расчет констант переходов.

1.1.6 Целевые функции и нагрев нейтрального газа.

1.1.7. Расчет температуры газа и вставки в установившемся режиме.

1.1.8. Уравнения электрической цепи.

1.1.9. Метод расчета системы уравнений модели ЛПМ и описание программы.

1.1.9.1. Методика численного расчета.

1.1.9.2. Структура программы и описание модулей.

1.2. Сравнение численных расчетов с экспериментом. Тестирование модели ЛПМ.

1.3. Учёт реабсорбции линейчатого излучения в неоднородной плазме. Методика расчёта вероятностей вылета фотона.

1.3.1. Вероятность вылета фотона д(к0Я, г), к0=сот\.

1.3.2. Вероятность вылета фотона 0(л:,к0Ь), плоский слой, А0*сош1.

1.3.3. Усреднение /|к0, эффективная вероятность 0Эф.

1.3.3.1. Результаты численного расчета, к0(х) убывает (а = -1).

1.3.3.2. Результаты численного расчета, к0(х) возрастает или постоянно (а>0).

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Тепловые проблемы саморазогревных ЛПМ с разрядными камерами цилиндрической и коаксиальной геометрии.

Введение.

2.1. Разработка методик расчета температуры рабочего тела

ЛМП и элементов коаксиальной конструкции.

2.1.1. Постановка задачи.

2.1.2. Тепловые параметры цилиндрической разрядной трубки ЛПМ.

2.1.3. Тепловые параметры коаксиальной разрядной камеры ЛПМ.

2.1.4. Температура изолированной вставки коаксиальной камеры ЛПМ.

2.2. Перегрев рабочего тела ЛПМ. Предельные энерговклады в цилиндрических и коаксиальных разрядных камерах лазера.

2.3. Экспериментальное исследование тепловых характеристик коаксиальных ЛПМ. Эффект увеличения выходной мощности.

2.3.1. Экспериментальный стенд и методики измерений.

2.3.2. Коаксиальная камера и результаты экспериментов.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Численное исследование физических процессов и моделирование мощных лазеров на парах меди.

3.1. Физические процессы в плазме ЛПМ.

3.1.1. О влиянии некоторых кинетических процессов на результаты расчёта.

3.1.2. Динамика концентраций возбужденных атомов и физические процессы, определяющие заселённость уровней.

3.1.3. Спонтанное излучение и баланс энергии электронов.

3.2. Численный расчёт параметров коаксиальных ЛПМ большой мощности.

3.2.1. Физическая модель и исходные данные.

3.2.2. Результаты расчёта выходных характеристик ЛПМ с коаксиальной разрядной камерой.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Проточные системы ЛПМ. Проблемы и предлагаемые решения.

Введение

4.1. МГД самопрокачка рабочей среды импульсно-периодических электроразрядных лазеров на парах металлов.

4.1.1. Физическая модель процесса самопрокачки.

4.1.2. Результаты численного эксперимента.

4.1.3. Оценка выходных параметров ЛПМ с быстрой самопрокачкой рабочей смеси.

4.2. Коаксиальный ЛПМ с МГД перемешиванием рабочей среды.

4.2.1. Описание установки и условия эксперимента.

4.2.2. Результаты экспериментов и обсуждение.

Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. Разработка усилителей на парах меди с повышенной пиковой мощностью и их экспериментальное исследование.

Введение.

5.1. Способ повышения пиковой мощности усилителя на парах меди и его экспериментальное обоснование.

5.1.1 Описание способа, качественная физическая модель.

5.1.2 Экспериментальная проверка модели. Эффект увеличения пиковой мощности излучения усилителя на парах меди.

5.2. Двухпроходный лазерный усилитель с повышенной пиковой мощностью.

5.2.1. Усиление мощности и энергии импульсов излучения.

5.2.2. Зависимость эффекта увеличения пиковой мощности от параметров входного сигнала и от задержек в блоках возврата.

5.2.3. Обсуждение результатов, полученных на двухпроходном усилителе.

5.3. Исследование четырёхпроходной схемы усилителя на парах меди. Проблемы и перспективы повышения пиковой мощности излучения МУПМ.

5.3.1. Разработка схемы четырёхпроходного усилителя на парах меди.

5.3.2. Результаты экспериментов. Конкурентные процессы усиления входного импульса и спонтанных затравок.

5.3.3. Обсуждение результатов, полученных на четырёхпроходном усилителе.

Выводы по главе 5.

ГЛАВА 6. Преобразование излучения ЛПМ в ультрафиолет.

6.1. Основные способы и схемы преобразований частоты излучения ЛПМ.

6.2. Исследование нелинейного преобразования частот излучения ЛПМ с неустойчивым оптическим резонатором.

6.2.1. Генерация суммарной частоты излучения ЛПМ в параллельных пучках.

6.2.1.1. Структура излучения ЛПМ и формирование параллельного пучка.

6.2.1.2. Результаты экспериментов по ГСЧ в параллельных пучках.

6.2.2. Генерация суммарной частоты и вторых гармоник излучения ЛПМ в сфокусированных пучках.

6.2.2.1. Результаты по ГСЧ в сфокусированных пучках. Сравнение с генерацией в параллельных пучках.

6.2.2.2. Генерация УФИ с использованием промышленных ЛПМ серии "Кулон".

6.2.3. Перспектива развития источников УФИ на базе ЛПМ с неустойчивым резонатором.

6.3. Разработка источника УФ излучения на базе усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью.

6.3.1. Схема источника УФИ с двухпроходным усилителем на парах меди.

6.3.2. Преобразование частоты излучения усилителя в многопучковом режиме генерации.

6.3.3. Преобразование частоты излучения усилителя в режиме генерации качественного пучка.

Выводы по главе

Актуальность темы. Среди широкого класса лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов [1,2], импульсно-периодический электроразрядный лазер на парах меди (ЛПМ) является одним из самых мощных и эффективных. В последние 10-15 лет наблюдался большой прогресс в развитии различных типов ЛПМ, работающих на (г-ш) переходах (с резонансного на метастабильный уровень) атома меди. Это лазеры на галоге-нидах меди, так называемые "гибридные" лазеры и лазеры с "улучшенной кинетикой" в рабочую смесь которых добавляют примеси (водород и галогены) [3-5]. Тем не менее, "чистый" ЛПМ (на смеси паров меди с неоном) практически не уступает им по удельной и полной мощности излучения (с одной разрядной трубки). Преимуществом такого ЛПМ являются стабильность химического состава рабочего тела и параметров излучения, более высокий ресурс работы, простота и меньшая стоимость конструкции. Эти ЛПМ, как правило, работают в саморазогревном режиме [3,6], обладают в видимом диапазоне средней мощностью излучения от одного ватта до нескольких сотен ватт, частотой следования импульсов в десятки кГц и кпд 1-2 %. Кроме того, на уровне малых и средних мощностей, освоено их промышленное производство [7,8]. В настоящее время ЛПМ весьма привлекателен для широкого круга применений таких, как микрообработка разнообразных материалов, селективные технологии, нанотехнологии, биотехнологии, медицина, научные исследования и т.п. [4,7,9,10].

Несмотря на долгий путь становления (~40 лет), который подробно освещен в обзорах и монографиях [2-5,11-17], остаётся ряд крупных физических и технических проблем, которые сдерживают широкое внедрение в практику ЛПМ и различных лазерных систем на их основе, снижают эффективность тех или иных приложений. Первая проблема заключается в том, что средние и пиковые удельные мощности излучения резко падают с ростом диаметра разрядных трубок, что не позволяет наращивать полную мощность пропорционально объёму [5,18]. Кроме того с увеличением объёма существенно снижается частота следования импульсов. Одной из причин этих явлений считается перегрев рабочей смеси. Известные идеи о создании развитой поверхности внутри разрядных камер [4,19], для интенсификации теплоотвода, не получили должного продолжения и конкретизации конструкций. Недостаточно проработаны модели физических процессов в плазме с учетом выноса энергии на стенки разрядных камер спонтанным излучением и амбиполярной диффузией, что необходимо для численного исследования лазерной кинетики и тепловых процессов, которые ответственны за снижение удельных характеристик.

Классический подход к решению первой проблемы, - создание достаточно быстрого протока рабочего тела через разрядную камеру ЛПМ, наталкивается на технические трудности, связанные с прокачкой горячей (2000-2500 К) среды механическим способом, или с большими энергетическими потерями в случае охлаждения и повторного нагрева газа. Отсутствовал научно-технический анализ возможности самопрокачки рабочего тела ЛПМ за счёт энергии разряда, возбуждающего лазерную среду, что могло бы не только снять проблему снижения удельных характеристик и частоты следовании импульсов, но и привести к их существенному увеличению.

Следующая проблема - качество лазерной генерации. Обычно, выходное излучения ЛПМ, снабжённого оптическим резонатором, имеет сложную пространственно-временную структуру [7], что типично для лазеров с коротким временем существования импульсной инверсии. Использование неустойчивых резонаторов [20] хотя и позволяет сформировать пучок дифракционного качества на последних проходах, но доля энергии в нём не велика. Отсюда возникают проблемы с эффективностью применения такого многопучкового излучения в ряде областей практики, например в микрообработке материалов и в нелинейном преобразовании частоты света. В этих приложениях вопрос о полноте использования всей выходной мощности ЛПМ является важным и не исследован в достаточной мере.

Существенное улучшение качества излучения достигнуто с применением однопроходных усилителей на парах меди с одним или несколькими каскадами усиления. Однако их удельные характеристики также существенно падают с ростом диаметра и объёма разрядной трубки, а пиковые мощности не всегда удовлетворяют требованиям некоторых практических приложений. Так, существует проблема увеличение пиковой мощности, при сохранении средней мощности излучения усилителя на прежнем уровне в лазерных системах нелинейного преобразования частоты излучения. Немаловажным является повышение пиковых мощностей усилителей и для накачки лазеров на красителях, лазерной абляции материалов, применения в нанотехнологиях и для других приложений.

Совершенно неисследованной оставалась проблема создания многопроходных усилителей на парах меди (МУПМ) с одним каскадом усиления. Отсутствовали идеи о способах увеличения удельной пиковой мощности излучения за счёт особого исполнения многопроходных усилителей (как с малым, так и с большим объёмом разрядных камер). Не рассматривались схемы устройств на базе МУПМ для нелинейной генерации гармоник излучения и не проводились физические исследования их работы. Отметим, что интерес к преобразованию частоты излучения ЛПМ видимого диапазона связан с возможностью получать ультрафиолетовое излучение сразу во второй гармонике и с широкой областью практического применения таких источников ультрафиолета.

Данная диссертационная работа посвящена экспериментальному и расчётно-теоретическому исследованию физических процессов в лазерных системах (лазеры, усилители) на смеси паров меди с неоном, обоснованию и экспериментальной проверке ряда новых и развитию известных идей, направленных на решение перечисленных выше проблем. Поэтому, тема диссертационной работы является актуальной.

Целью работы является: экспериментальное и расчётно-теоретическое изучение физических процессов протекающих в разрядных камерах коаксиальной и цилиндрической конструкции; обоснование возможности достижения высоких удельных выходных характеристик с применением коаксиальных ЛПМ без ограничения увеличения рабочего объёма; поиск экономичного способа быстрой самопрокачки рабочей смеси ЛПМ и оценка возможных параметров излучения прокачных лазеров; разработка, создание многопроходных усилителей на парах меди, реализация предложенного способа повышения пиковой мощности генерации и экспериментальное исследования процессов усиления в МУПМ; исследование нелинейного преобразования многопучкового излучения ЛПМ и создание эффективных источников ультрафиолетового излучения на базе двухпроходно-го усилителя с повышенной пиковой мощностью.

Задачи научных исследований. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

1) Создание физической модели и программ расчёта параметров плазмы импульсно-периодического разряда и выходных характеристик ЛПМ с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрии. Учёт в модели большого числа энергетических уровней и спектральных линий, а также использование достаточно полного набора основных элементарных процессов. Учёт выноса энергии спонтанным излучением и амбипо-лярной диффузией на стенки коаксиальной камеры в условиях неоднородной плазмы. Самосогласованный расчёт кинетических параметров плазмы и мощности, идущей на нагрев газа, температуры рабочего тела и температуры внутреннего цилиндра коаксиальной камеры. В рамках разработки физической модели ЛПМ, необходимо было провести: а) уточнение нульмернного приближения процессов переноса частиц и энергии электронов в плазме, применительно к коаксиальной геометрии разрядных камер; б) проработку методики учёта реабсорбции линейчатого излучения в неоднородной плазме для коаксиальной геометрии камеры (в приближении эффективного времени жизни); расчёт вероятностей вылета фотона из цилиндрического и коаксиального объёма плазмы с однородными и неоднородными коэффициентами поглощения; аппроксимацию полученных значений аналитическими выражениями; расчёт эффективной "вероятности" вылета фотона из неоднородной плазмы, с привлечением модельных координатных зависимостей коэффициента поглощения и концентрации верхнего уровня.

2) Разработка аналитических методик расчёта тепловых характеристик рабочего тела коаксиальных ЛПМ и элементов его конструкции с учётом радиационного теплообмена коаксиальных цилиндров и с учётом выноса из плазмы части джоулевой энергии на стенки камеры линейчатым излучением и амбиполярной диффузией. Анализ предельных по перегреву газа энерговкладов в коаксиальных и классических конструкциях камер ЛПМ. Экспериментальное исследование возможности увеличения удельной мощности излучения за счёт применения коаксиальной конструкции ЛПМ.

3) Численное исследование физических процессов в ЛПМ с коаксиальными и цилиндрическими камерами. Расчёт динамики концентраций возбуждённых атомов, спонтанного излучения и анализ процессов, определяющих заселенность уровней. Анализ баланса энергии электронов с учётом спонтанного излучения и амбиполярной диффузии двух сортов ионов.

4) Расчёт и прогнозирование выходных характеристик ЛПМ большой мощности (на уровне 1 кВт) с коаксиальной разрядной камерой. Анализ и сравнение удельных характеристик ЛПМ с коаксиальными и цилиндрическими камерами.

5) Обоснование варианта магнитогазодинамической (МГД) самопрокачки рабочей среды ЛПМ по замкнутому контуру, путём наложения внешнего магнитного поля, ориентированного перпендикулярно направлению электрического тока импульсов накачки ЛПМ. Определение (расчётным путём) параметров такого МГД компрессора и замкнутого контура, позволяющих достичь скорости потока, при которых за время между импульсами возбуждения рабочая среда полностью сменяется в разрядном промежутке. Анализ перспективы увеличение удельных характеристик ЛПМ за счёт МГД самопрокачки среды. Экспериментальное исследование воздействие МГД перемешивания рабочей среды в коаксиальной камере на параметры излучения ЛПМ и оценка влияние магнитного поля на лазерную кинетику.

6) Обоснование способа увеличения пиковых мощностей усилителей на парах меди, путем особого исполнения многопроходной схемы усилителя.

7) Разработка схемы и создание двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью. Экспериментальное исследование возможности увеличения пиковой мощности.

8) Разработка схемы и создание четырёхпроходного усилителя на парах меди. Экспериментальное исследование процессов усиления при большом числе проходов входного импульса.

9) Экспериментальное исследование эффективности нелинейного преобразования частоты излучения ЛПМ с неустойчивым резонатором в параллельных и сфокусированных пучках. Генерация ультрафиолетового излучения (УФИ) с использованием промышленных ЛПМ серии " Кулон".

10) Разработка и создание источника многоволнового излучения (включая УФИ) на базе двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью и высоким качеством излучения. Получение эффективной генерации УФИ на уровне 3 Вт с применением двухпроходного усилителя на парах меди, мощностью -15-20 Вт. Оптимизация оптических схем преобразователя частоты излучения.

Научная новизна.

1. Для ЛПМ коаксиальной геометрии, проработан вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов и баланса энергии электронов. В балансных уравнениях, уточнён вид членов, описывающих, приближенно, диффузионное охлаждение электронов, диффузионный уход на стенки заряженных и возбуждённых частиц и поток энергии, уносимой из плазмы вследствие амбиполярной диффузии. Для учёта реабсорбции спонтанного излучения в неоднородной плазме получены новые выражения, описывающие координатную зависимость вероятности вылета фотона д(х,коЬ) из плоского слоя плазмы конечной толщины Ь для различных модельных представлений коэффициента поглощения к0(х). Получены зависимости вероятности вылета фотона В(г,коК) от координаты г при любых оптических плотностях

Ю^Ао/^О) и А0(/-)=сопз1 для цилиндрического и коаксиального объёма. Представлены формулы, аппроксимирующие численные значения эффективной "вероятности" вылета фотона 0Эф из неоднородной плазмы для модельных зависимостей п^(х) (концентрация атомов в верхнем возбуждённом состоянии) и к0(х).

2. В численных экспериментах, детально рассмотрена динамика концентраций частиц и излучения. Показано, что в ЛПМ при средних и больших энерговкладах значительная часть энергии спонтанного излучения выносится из плазмы в период ее релаксации, что обусловлено рекомбинационным заселением верхних уровней атома меди с последующим спонтанным расселением на нижележащие уровни.

3. Расчетная модель не только приводит к двум характерным временам спада концентраций метастабильных уровней меди пм в межимпульсный период, но и впервые описывает появление вторых максимумов в зависимостях ям(7) в процессе рекомбинации плазмы, что согласуется с экспериментальными данными. Дано объяснение такой динамики концентраций.

4. Разработана аналитическая модель для комплексного расчёта теплофизических параметров рабочего тела и элементов конструкции ЛПМ коаксиального типа с учётом выноса части энергии из плазмы линейчатым излучением и амбиполярной диффузией на стенки разрядной камеры лазера и с учётом лучистого теплообмена между коаксиальными цилиндрами.

5. Численными экспериментами показано, что в коаксиальных разрядных камерах большого объёма (десятки литров) можно осуществлять высокие погонные (50-70) кВт/м и удельные (1,5-3,5) Вт/см3 энерговклады без перегрева рабочей среды. Подтверждена также возможность достижения значительных удельных мощностей лазерного излучения -0,1 Вт/см , по сравнению с обычными лазерами того же объёма.

6. Рассмотрена идея быстрой самопрокачки рабочего тела ЛПМ через разрядную камеру по замкнутому контуру с использованием электрического разряда, возбуждающего среду лазера, путём наложения внешнего магнитного поля перпендикулярно вектору тока. Разработана физическая модель такой самопрокачки рабочего тела ЛПМ. Экспериментально продемонстрирована возможность реализации замкнутого потока рабочей среды в коаксиальной разрядной камере ЛПМ с помощью пондеромоторной силы при наложении продольного магнитного поля перпендикулярно радиальному току накачки лазера. В экспериментах показано, что перемешивание рабочей среды в такой коаксиальной камере существенно увеличивает удельную мощность генерации ЛПМ.

7. Предложен способ увеличения пиковой мощности импульсов излучения с использованием многопроходных схем усилителей на парах меди и дана качественная физическая модель их работы.

8. Разработаны оригинальные схемы двухпроходного и четырёхпроходного усилителей на (г-т) переходах атомов меди и впервые созданы экспериментальные макеты.

9. Впервые, по предложенной схеме, успешно реализован двух проходи ый вариант усилителя на парах меди со средней мощностью излучения 22н-25 Вт и получен эффект увеличения пиковой мощности в 2,2 раза.

10. Экспериментально исследован характер усиления излучения в многопроходных усилителях на (г-т) переходах атомов меди. Выявлена роль различных физических процессов влияющих на увеличение пиковой мощности излучения усилителя.

11. Впервые реализована эффективная схема источника УФИ на базе двухпроходного усилителя на парах меди (ДУПМ), импульсы генерации которого имели повышенную пиковую мощность.

Научная и практическая ценность работы.

1. Развитая в работе физическая модель ЛПМ позволяет учесть специфику коаксиальной геометрии и корректно решить тепловую задачу, полнее и детальнее описывает спонтанное излучение. Полученные формулы для вероятностей вылета фотона имеют самостоятельное научное значение для широкого круга задач низкотемпературной плазмы, в частности в одномерных задачах. Модель и программу расчёта можно использовать для численных исследований процессов, протекающих в рабочей среде лазеров на парах других металлов (РЬ, Аи и т.п)

2. Результаты численных исследований кинетических и тепловых процессов в плазме ЛПМ с коаксиальной камерой большого объёма показали возможность реализации физических условий и удельных энергосъёмов, характерных для лазера с трубкой небольшого диаметра и объёма. Они могут быть использованы при создании и исследовании опытных образцов коаксиальных ЛПМ с выходными мощностями на уровне в 1 кВт.

3. Результаты численных исследований, обосновывающих возможность магнитогазоди-намической самопрокачки рабочего тела, представляют интерес для разработок мощл ных прокачных ЛПМ с большим удельным энергосъёмом -(50-100) мкДж/см .

4. Результаты экспериментального исследования явлений в двух- и четырёхпроходных схемах усилителей важны для понимания и анализа физических процессов усиления на самоограниченных переходах, протекающих в рабочих средах МУПМ, ЛПМ и других г-т лазерах с большим коэффициентом усиления.

5. Рассматриваемые МУПМ могут быть востребованы в различных технологических применениях, где требуется высокая пиковая мощность импульсов излучения (при сохранении средней мощности на прежнем уровне), например, в системах нелинейного преобразования частоты света и в других устройствах.

6. Результаты цикла экспериментальных исследование нелинейного преобразования частот излучения ЛПМ с неустойчивым оптическим резонатором были использованы в ООО "НПП "ВЭЛИТ" при разработке и создании опытного образца промышленного лазер "КиЬОЫ-ЮСи-иУ", генерирующего излучение в видимом и ультрафиолетовом диапазоне.

7. Результаты экспериментальных исследований по нелинейному преобразованию излучения двухпроходного усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью подтверждают возможность создания эффективных промышленных источников УФ излучения на уровне 3-5 Вт, с использованием маломощных (и сравнительно недорогих) серийных активных элементов типа ЬТ-ЮСи, ЬТ-ЗОСи и др.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Физическая модель расчёта параметров плазмы и выходных характеристик электроразрядного импульсно-периодического лазера на парах меди с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрий, включая:

- вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов и баланса энергии электронов;

- методику учёта реабсорбции спонтанного излучения в неоднородной плазме с применением новых формул для вероятности вылета фотона;

- результаты численного расчёта вероятностей вылета фотона с использованием модельных зависимостей концентраций возбуждённых атомов и коэффициента поглощения.

2. Аналитическая модель для комплексного расчёта теплофизических параметров рабочего тела и элементов конструкции ЛПМ с изолированной коаксиальной вставкой с учётом лучистого теплообмена между цилиндрами и выноса части энергии из плазмы спонтанным излучением и амбиполярной диффузией на стенки. Расчёты предельных по перегреву газа погонных и удельных вкладываемых мощностей.

3. Результаты численного исследования роли различных кинетических процессов, протекающих в плазме коаксиальных и обычных ЛПМ и их влияния на выходные характеристики лазера (большие и средние энерговклады), в том числе:

- особенности динамики концентраций возбуждённых атомов и спонтанного излучения в период возбуждения и релаксации плазмы;

- уточнённый расчёт доли энергии спонтанного излучения и амбиполярной диффузии, уносимой на стенки камер. Влияние этих процессов на баланс энергии электронов;

- влияние рекомбинационного потока на динамику спонтанного излучения, на динамику концентраций высоколежащих и метастабильных уровней меди и на предим-пульсные значения концентрации метастабилей;

- результаты численных расчётов, показавших возможность достижения высоких абсолютных и удельных характеристик генерации ЛПМ с коаксиальными камерами большого объёма.

4. Расчётное обоснование предложенной концепции создания ЛПМ с быстрой самопрокачкой рабочей смеси по замкнутому контуру путём наложении сильного магнитного поля на ток накачки с целью увеличения удельных выходных характеристик ЛПМ большой мощности. Результаты расчёта достигаемых скоростей потока. Результаты первых экспериментов по вращению рабочей среды пондеромоторной силой в коаксиальном ЛПМ.

5. Способ увеличения пиковой мощности излучения импульсно-периодических усилителей на парах меди с использованием особых многопроходных схем. Качественная физическая модель их работы и экспериментальное обоснование способа, в том числе:

- эффект увеличения пиковой мощности излучения (без существенного изменения удельной средней мощности);

- результаты цикла экспериментальных исследований процессов усиления мощности и энергии импульса излучения в двухпроходной и четырёхпроходной схемах усилителя;

6. Разработка эффективного двухпроходного усилителя на парах меди с удвоенной пиковой мощностью для практических применений.

7. Результаты цикла экспериментальных исследований по нелинейному преобразованию частот излучения усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью:

- разработка источника УФИ на базе двухпрохного усилителя и нелинейных кристаллов ОЮЭР и ВВО, оптимизация и опробирование различных схем формирования геометрии пучка излучения, направляемого в кристаллы, с применением сферической и цилиндрической оптики;

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты излучения в предложенной и реализованной схеме источника УФИ.

8. Результаты цикла экспериментальных исследований нелинейного преобразования частот многопучкового излучения ЛПМ с неустойчивым резонатором:

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации суммарной частоты на кристалле DKDP в параллельных пучках и с острой фокусировкой излучения в кристалл;

- результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты излучения на кристалле ВВО и DKDP с применением маломощного промышленного ЛПМ серии "Кулон".

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на: IVй Международной конференции "Лазеры и их применение ", (ГДР, Лейпциг, 1981); Всесоюзном семинаре "Лазеры на парах металлов и их применение", (РГУ, Ростов-на-Дону, 1985); VIй Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", (ГОИ, Ленинград 1990); Tenth Inter. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers, (Bellinghamp, USA., 1994); IIй Международной конференции Импульсные Лазеры на Переходах Атомов и Молекул (ИЛПАМ'95), (Томск, 1995); IIIй Международной конференции ИЛПАМ'97, (Томск, 1997); Всероссийском симпозиуме "Лазеры на парах металлов и их применение", (Новороссийск, 1998); IVй международной конференции "AMPL'99", (Томск, 1999); VIIй Международной конференции «Лазерные и лазерно-информационные технологии: фундаментальные проблемы и приложения» (ILLA-2001), (Шатура - ВлГУ, Владимир, 2001); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ-2002", (п. Лоо, 2002); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ -2004", (п. Лоо, 2004) ; Всероссийском симпозиуме "ЛПМ - 2006", (п. Лоо, 2006); Всероссийском симпозиуме "ЛПМ - 2008", (п. Лоо, 2008); XVIII International Conference "Lasers in Science, Technology, Medicine", (Адлер, 2007); XIX International Conference "Lasers in Science, Technology, Medicine", (Адлер, 2008); VIй Всероссийской конференции "СИСТЕМЫ ДЗЗ'2009", (Адлер, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 научных работы, в том числе: 23 статьи в рецензируемых журналах из перечня ВАК, 1 монография (в соавторстве), 1 свидетельство и 3 патента на изобретения, 2 препринта и 1 статья в сборнике, 20 докладов, тезисов в трудах симпозиумов и конференций.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований и непосредственном участии в проведении (вместе с соавторами) всех, перечисленных в диссертации, экспериментальных и расчётно-теоретических работ; в анализе, обобщении и объяснении полученных результатов. Автором разработана физическая модель коаксиального ЛПМ, развита методика учёта реабсорбции излучения в неоднородной плазме и получены расчётные формулы. Сформулирована концепция самопрокачного ЛПМ. Предложен и реализован в экспериментах способ увеличения пиковой мощности усилителей на парах меди. Совместно с соавторами предложены, созданы и исследованы эффективные источники ультрафиолета.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из ведения, шести глав, заключения, приложения. Общий объём - 332 страницы, включая 22 таблицы, 122 рисунка, 24 страницы приложений и список литературы из 312 наименований, из них 52 работы автора.

Автор диссертации благодарит научных консультантов В.М. Батенина и В.Т. Карпухина за поддержку исследований, полезные советы и участие в работе. Автор благодарен коллегам за плодотворное сотрудничество - И.И. Климовскому, М.А. Казаря-ну, Ю.Б. Коневу, H.A. Лябину, Л.Б. Директору, С.Н. Сковородько, Н.М. Лепёхину, Ю.С. Присеко, всем соавторам публикаций.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана новая физическая модель лазера на парах меди с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрий, предназначенная для численного расчёта параметров плазмы и выходных характеристик излучения. Основные отличия от аналогичных моделей заключаются в том, что:

- более строго рассмотрена реабсорбция излучения в условиях неоднородной плазмы, учтено большое число уровней и спектральных линий;

- для ЛПМ коаксиальной геометрии проработан вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов и баланса энергии электронов. Уточнён вид членов, описывающих диффузионное охлаждение электронов, а также диффузию заряженных и возбуждённых частиц.

2. Развита методика учета реабсорбции спонтанного излучения в однородной и неоднородной плазме.

- Для цилиндрического и коаксиального объёма плазмы с однородным коэффициентом поглощения к0, представлены новые формулы, описывающие зависимость вероятности вылета фотона &(г,коК) от координаты г при любых оптических плотностях

- Получены новые аналитические выражения вероятности вылета фотона 0(л:,А(>/.), справедливые для плоского слоя плазмы толщины Ь с неоднородным коэффициентом поглощения (^(лО^сопэ!:).

- Предложена формула, аппроксимирующая численные значения эффективной "вероятности" вылета фотона 0Эф в усреднённых по объёму уравнениях баланса концентраций возбуждённых уровней (пь(х), А0(л:)^соп81:).

Полученные формулы для 0 и 0Эф использовались нами в численных расчётах параметров ЛПМ и могут представлять самостоятельный интерес для решения других задач низкотемпературной плазмы.

3. Для саморазогревного ЛПМ коаксиального типа разработаны аналитическая модель тепловых процессов и методика комплексного расчёта температуры рабочего тела и элементов конструкции с учётом лучистого теплообмена между коаксиальными цилиндрами. Расчётами показано, что использование разрядных камер с изолированной коаксиальной вставкой позволяет повысить предельную вкладываемую мощность на порядок и выше по сравнению с обычными цилиндрическими камерами того же объёма в (10-20) л/м.

4. На основании численных экспериментов и анализа сделан ряд новых выводов о роли различных процессов в плазме, влияющих на характеристики ЛПМ в рассмотренных условиях (большие и средние энерговклады).

- Показано, что доля энергии спонтанного излучения может достигать значительных величин и заметно влиять на баланс энергии электронов в релаксационный период и на температуру газа.

- Установлено, что рекомбинационный поток поддерживает высокие значения концентраций высоколежащих уровней, обусловливает появление вторых максимальных значений концентраций возбуждённых атомов в межимпульсный релаксационный период времени.

- Расчетная модель приводит к двум характерным временам спада концентраций ме-тастабильных уровней меди пм , к быстрому -10~6-ь10~5 с и последующему медленному -10"4 с. При этом модель впервые описывает появление вторых максимумов в зависимостях «м(0 в начале медленного спада, что наблюдалось и в ряде экспериментов. Показано, что эти максимумы связаны с интенсивным спонтанным и электронным заселением метастабильных уровней с верхних блоков (Е к~5 эВ), которые в свою очередь заселяются за счет рекомбинационного потока. Для снижения предимпульсных значений концентраций метастабильных уровней и электронов в целях улучшения выходных характеристик ЛПМ рекомендуется вводить в рабочую смесь такие добавки, которые в период рекомбинации снимали бы возбуждение с верхних уровней атома меди.

5. Представлены результаты расчёта характеристик излучения ЛПМ с коаксиальными разрядными камерами большого объёма ~ (3-20) л и небольшим зазором между цилиндрами ~(1—3) см, при этом:

- показана принципиальная возможность одновременного достижения высоких о удельных характеристик генерации -0,1 Вт/см и средней мощности излучения ЛПМ свыше 1 кВт;

- получены сравнительно высокие физические к.п.д. до 4%, технические к.п.д. (1,5-2)% и более высокие (~10 кГц) оптимальные частоты следования импульсов по сравнению с обычными ЛПМ того же объёма (-20 л).

6. Развита идея увеличения выходных характеристик ЛПМ за счёт создания быстрой прокачки, при которой среда полностью заменяется в камере за межимпульсный период.

- Рассмотрен и обоснован вариант осуществления быстрой самопрокачки рабочего тела через камеру ЛПМ по замкнутому контуру с использованием электрического разряда, возбуждающего среду лазера путём наложения внешнего магнитного поля перпендикулярно вектору тока. Представлена магнитогазодинамическая модель процесса самопрокачки.

- Численным методом показана возможность достижения в разрядной камере ЛПМ скоростей потока (250-500) м/с.

- Экспериментально продемонстрировано азимутальное вращение рабочей среды в коаксиальной разрядной камере ЛПМ при наложении продольного магнитного поля перпендикулярно радиальному току накачки. При этом показано, что перемешивание рабочей среды в коаксиальной камере существенно увеличивает удельную мощность генерации.

7. Предложен способ увеличения пиковой мощности импульсов излучения усилителей на парах меди с использованием особых многопроходных схем. Построена качественная физическая модель работы таких усилителей. Проведены экспериментальные исследования, в которых проверена справедливость этой модели.

- Впервые получен эффект увеличения пиковой мощности излучения (без существенного изменения средней мощности).

-Впервые по предложенной схеме успешно реализован двухпроходный вариант усилителя на парах меди со средней мощностью излучения 22-н25 Вт. Достигнута пиковая мощность импульсов излучения в 305 кВт, что в 2,2 раза больше, чем пиковая мощность при обычном однопроходном усилении в канале с тем же объёмом и такой же мощностью накачки.

- Разработана схема четырёхпроходного усилителя на парах меди и создан экспериментальный макет.

8. Проведён цикл экспериментальных исследований процесса усиления мощности и энергии импульса излучения в двухпроходной и четырёхпроходной схемах усилителя.

- Изучена зависимость величины усиления от амплитуды, формы и длительности импульса задающего генератора, от задержек усиливаемого импульса в блоках возврата. Прослежены характер и динамика усиления импульса от одного прохода к другому.

- Обнаружено, что в четырёхпроходном усилителе, при большом числе проходов импульса, усиление качественного пучка сдерживается конкурентным развитием генерации из спонтанных затравок в "паразитном" резонаторе, образуемом поворотными зеркалами блоков возврата пучка.

Полученные результаты полезны для анализа и расчёта физических процессов, протекающих в многопроходных усилителях на парах меди.

9. Проведён цикл экспериментальных исследование нелинейного преобразования частот излучения ЛПМ (трубки ГЛ-201 и ЬТ-10Си) с неустойчивым оптическим резонатором на кристаллах БКХ)Р и ВВО. Осуществлена оптимизация оптических схем, формирующих в нелинейном кристалле пучок с острой фокусировкой или параллельный пучок.

- Показано, что с параллельным пучком достигаются более высокие (в 1,5-2 раза) значения к.п.д. преобразования т| и мощности ультрафиолета И^.ф, чем в экспериментах с острой фокусировкой.

- Определена роль различных резонаторных пучков в процессе генерации УФИ. Показано, что наибольшие значения И/Уф и т| наблюдаются, когда через кристалл проходят и вместе участвуют в нелинейном преобразовании резонаторные пучки с минимальной и средней расходимостью.

- При полной мощности ЛПМ не более 20 Вт на кристалле ОКЭР достигнуты максимальные значения ГГуф ~0,75 Вт и Т1~12 % (для ГСЧ, А,=0,271 мкм).

- На основе всех полученных результатов совместно с ООО "НПП "ВЭЛИТ" разработан и создан опытный образец промышленного лазера "КиЬОМ-ЮСи-иУ", генерирующий излучение в видимом и УФ диапазоне.

В целом, экспериментальные исследования генерации ультрафиолетового излучения (ГСЧ, ГВГ) с использованием ЛПМ небольшой полной мощности (до 20 Вт) обосновали и подтвердили возможность достижения практически значимых параметров (ГГУФ~1 Вт и т|~10-15%).

10. Для увеличения эффективности генерации УФИ с использованием лазерных активных элементов небольшой мощности предложена новая оригинальная схема источника "генератор - многопроходный усилитель - нелинейный кристалл".

- Впервые реализована схема источника УФИ на базе двухпроходного усилителя на парах меди, импульсы генерации которого имели повышенную (в два раза) пиковую мощность.

- Проведён цикл исследований эффективности нелинейного преобразования излучения по предложенной схеме источника УФИ. Показано, что существенное увеличение эффективности ц и мощности 1Гуф обусловлено, в основном, более высокой пиковой мощностью (по сравнению с ЛПМ) и высоким качеством излучения усилителя.

- При уровне полной мощности излучения двухпроходного усилителя 19 Вт с использованием нелинейных кристаллов ЭЮЭР, ВВО и цилиндрической оптики получены рекордные мощности УФ излучения (ГВГ и ГСЧ) от 2,1 Вт до 3,6 Вт.

- На кристалле ВВО реализованы весьма высокие значения среднего к.п.д. преобразования Г|: для ГВГ из зелёной линии - 27% (Х=0,255 мкм) и ГСЧ - 24 % (А,=0,271 мкм). Для ГВГ (А,=0,289 мкм) из жёлтой линии излучения достигнуто рекордное значение Г| — 44 %.

Представленные результаты говорят о перспективности создания эффективных источников ультрафиолетового излучения на базе лазерных многопроходных усилителей на парах меди с повышенной пиковой мощностью.

1. Walter W.T., Solimene N., Piltch M., Gould G. Efficient Pulsed Gas Discharge Lasers. // 1.EE J. Quantum Electronics. 1966. Vol. QE-2. №9. P. 474-479.

2. Петраш Г.Г. Импульсные газоразрядные лазеры. // УФН. 1971. Т. 105. №4. С. 645-676.

3. Петраш Г.Г. Импульсные лазеры на парах металлов и их соединений: проблемы и перспективы. // Известия вузов. Физика. 1999. № 8. С. 18-22.

4. Little С.Е. Metall Vapor Lasers: Physics, Engineering and Applications. Chichester (UK): J. Wiley and Sons Ltd, 1999. - 620 p.

5. Батенин B.M., Бойченко A.M., Бучанов В.В., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов -2. Т.1. / Под ред. В.М. Батенина. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. -544 с.

6. Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г. Эффективный импульсный лазер на парах меди с высокой средней мощностью // Письма в ЖЭТФ. 1972. Т. 16. № 1, С. 40-42.

7. Григорьянц А.Г., Казарян М.А., Лябин Н.А. Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применения. М.: Физматлит, 2005. - 312 с.

8. Лябин Н.А., Чурсин А.Д., Угольнико С.А., Королева М.Е., Казарян М.А. Разработка, производство и применение отпаянных лазеров на парах меди и золота. // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. № 3. С.191-202.

9. Лябин H.A., Жариков B.M., Клименко В.И. и др. Лазеры на парах меди и их применение в технологии прецизионной обработки. // Электронная техника. Сер. СВЧ техника. 2003. № 2(482). С. 2-10.

10. Исаев А.А., Петраш Г.Г. Исследование импульсных газовых лазеров на атомных переходах. В сб. Импульсные газоразрядные лазеры на переходах атомов и молекул. -М.: Наука, 1975. (Труды ФИАН. 1975. Т.81. С. 3-87.)

11. Эффективные газоразрядные лазеры на парах металлов. / Сб. статей под ред. П.А. Бохана. Томск: Изд. ИОА СО РАН, 1978. -209 с.

12. Бужинский О. И. Эволюция исследований Cu-лазера и возможности его практического применения (Обзор). М.: ИАЭ им. И.В. Курчатова, 1983. -47 с.

13. Солдатов А.Н., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. Новосибирск: Наука, 1985. -152 с.

14. Лазеры на парах металлов и их галогенидов. М.: Наука, 1987, (под ред. Г.Г. Пет-раша. Труды ФИАН. Т. 181).

15. Батенин В.М., Бучанов В.В., Казарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов. -М.: "Научная книга", 1998. -544 с.

16. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Сер. Б; справочные приложения. Гл. ред. Фортов В.Е. Т. XI-4: Газовые и плазменные лазеры. Отв. ред. Яковленко С.И. -М.: ФИЗМАТЛИТ. 2005. -822 с.

17. Kushner M.J., Warner В.Е. Large-bore copper-vapor lasers: Kinetics and scaling issues. // J. Appl. Phys. 1983. Vol.54. №6. P. 2970-2982.

18. Chang J. J., Warner B.E., Boley C.D. and Dragon E.P. High-power copper vapour lasers and applications. In Pulsed Metal Vapour Lasers, Little C.E., Sabotinov N.V., Eds, Dordrecht: NATO ASI Series, Kluwer Academic Publishers, 1996. P. 101-112.

19. Исаев A.A, Казарян M.A., Петраш Г.Г., Раутиан С.Г., Шалыгин A.M. Процесс формирования выходного пучка в импульсном газовом лазере с неустойчивым резонатором. // Квантовая электроника. 1977. Т.4. № 6. С.1325-1335.

20. Boichenko A.M. and Yakovlenko S.I. Formation of High-Quality Radiation of a Copper-Vapor Laser in a Master Oscillator-Amplifier System. // Laser Physics. 2005. Vol.15, № 11, P. 1528-1535.

21. Арланцев С.В., Бучанов В.В., Васильев Л.А., Молодых Э.И., Тыкоцкий В.В., Юрчен-ко Н.И. Численное моделирование развития генерации в импульсных лазерах на парах металлов. // ДАН СССР. 1981. Т.260. № 4. С. 853-857.

22. Kennet G. Harstad. Computer Simulated Rate Processes in Copper Vapor Lasers. // IEEE J. of Quantum Electronics. 1980. Vol.QE-16. № 5. P. 550-558.

23. Борович Б.JI., Юрченко Н.И. Анализ кинетики возбуждения и релаксации в лазере на парах меди с продольным разрядом. // Квантовая электроника. 1984. Т. 11. № 10. С. 2081-2095.

24. Kushner M.J. A Self-Consistent Mode for High Repetition Rate Copper Vapor Lasers. // IEEE J. Quantum Electronics. 1981. Vol. QE-17. № 8. P. 1555-1565.

25. Walter W., Solimene N., Kull G.M. Computer modeling to direct copper vapor laser development. Fra. Int. Conf. "Lasers'80", New. Orleans, 1981. P. 148-158.

26. Мальцев A. H. Кинетика импульсно-периодической генерации лазера на парах меди. Препринт ИОА СО АН СССР, 1982,Томск, № 1, С. 40-56.

27. Батенин В.М., Вохмин П.А., Климовский И.И., Селезнева Л.А. О многопараметрической оптимизации лазеров на парах меди. // ДАН. 1981. Т. 256. № 4. С. 831-834.

28. Батенин В.М., Вохмин П.А., Климовский И.И., Кобзев Г.А. О роли буферных газов в лазере на парах меди. // ТВТ. 1976. Т.15. С. 1316-1319.

29. Галкин А.Ф., Климовский И.И., Селезнева Л.А. Численный анализ параметров саморазогревных лазеров на парах меди. // ТВТ. 1983. Т. 21, № 5. С. 976-981.

30. Galkin A., Klimovskii I. Computer model of copper-vapor laser with the average specific-joutput power above lW/cm . / In Meta Vapor Lasers and Their Applications: CIS Selected Papers, G.G. Petrash Editor, Proc. SPIE 2110. 1993. P. 90-99.

31. Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А., Шпилърайн Э.Э. Физическая модель и расчет параметров плазмы и излучения импульсно-периодического разряда в смеси паров меди и неона. Препринт ИВТАН № 5-189. М., 1986. -51 с.

32. Директор Л.Б., Маликов М.М. Физическая модель и методика расчёта параметров лазера на парах меди. Препринт №5-249 ИВТАН. -М., 1988. -52 с.

33. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров С.А. Основы физики плазмы. М.: Атомиз-дат, 1977.

34. Gear С. W. The Automatic Integration of Ordinary Differential Equations. // Communication of the ACM. 1971. Vol.14. №3. P. 176-179.

35. Gear C. W. DIFSUB for Solution Ordinary Differential Equations. // Communication of the ACM. 1971. Vol.14. №3. P. 180-190.

36. Арланцев C.B., Бучанов В.В., Васильев Л.А., Молодых Э.И., Тьїкоцкий В.В., Юрчен-ко Н.И. Расчётное исследование импульсно-периодического лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1980. Т.7. №11. С. 2319-2326.

37. Дьячков Л. Г., Кобзев Г. А. Баланс энергии электронов в послесвечении лазеров на парах металлов.// ЖТФ. 1978. Т. 48. №11. С. 2343-2346.

38. Зайдель A.H., Островская Г. В., Островский Ю. Н. Техника и практика спектрального анализа. М.: Наука, 1976.

39. Биберман Л.М., Воробьев B.C., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1982.

40. Гудзенко Л.И., Яковленко С.И. Плазменные лазеры. -М.: "Атомиздат", 1978.

41. Елаев В.Ф., Солдатов А.Н., Суханов Г.Б. Определение температуры электронов в лазере на парах меди. //ТВТ. 1980. Т. 18. №5. С. 1090-1092.

42. Собелъман И.И. Введение в теории атомных спектров. М.: Наука, 1977.

43. Хастед Дж. Физика атомных столкновений. М.: Мир, 1965.

44. Мнацаканян А. X., Haüduc Г. В., Штернов Н. П. Распределение электронов по энергиям в смесях паров меди с неоном и гелием. // Квантовая электроника. 1978. Т.5. № 3. С. 597-602.

45. Boichenko A.M., Evtushenko G.S., Yakovlenko S.I., Zhdaneev О. V. Analysis of the electron energy distribution function in a copper-vapor laser with modified kinetics. // Laser Physics. 2004. Vol. 14. №7. P. 922-92.

46. Стриганов A.P., Свентицкий H.C. Таблицы спектральных линий нейтральных и ионизованных атомов. М.: Атомиздат, 1966.

47. Биберман Л.М. Приближённый способ учёта диффузии резонансного излучения. //ДАН СССР. 1948. Т.59. №4. С. 659-662.

48. Кошинар М., Крюков H.A., Редько Т.П. Диффузия атомов меди в инертных газах. // Оптика и спектроскопия. 1981. Т.50. № 1. С. 62-66.

49. Смирнов Б.М. Ионы и возбужденные атомы в плазме. М.: Атомиздат, 1974.

50. Батенин В.М., Запесочньїй И.П., Кельман В.А., Климовский И.И., Селезнёва Л.А., Фучко В.Ю. Радиальные неоднородности параметров плазмы в межимпульсный период саморазогревного лазера на парах меди. Препринт ИВТАН № 5-210. М., 1987. -32 с.

51. Галкин А.Ф., Климовский И.И. Влияние радиальной неоднородности плазмы на характеристики генерации импульсно-периодических лазеров на парах меди. Препринт ИВТАН № 5-220. M., 1987. -40 с.

52. Исаев A.A. Михкельсоо, Петраш Г. Г., Пеэт Б.Э., Пономарёв И.В., Трещалов А.Б. Пространственно-временная кинетика возбуждения и релаксации атомных уровней в плазме импульсного лазера на парах меди, Препринт 171, ФИАН. М., 1987.-44 с.

53. Исаев А. А., Петраш Г. Г., Пономарев Н. В. Релаксация метастабильных атомов в послесвечении лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1986. Т. 13. № 11. С. 2295-2301.

54. Жилинский А.П., Ливенцева И.Ф., Цендин Л.Д. Баланс энергии электронного газа в низкотемпературной слабоионизованной плазме. // ЖТФ. 1977. Т. 47. № 2. С. 304-312.

55. Грановский В. Л. Электрический ток в газе. М.: Наука, 1971.

56. Scheibner K.F., Hazi A.U., Henry R.J.W. Electron-impact excitation cross sections for transitions in atomic copper. // Phys. Rev. A . 1987. Vol. 35. № 11. P. 4869-4872.

57. Брагинский С.И. В сб.: Вопросы теории плазмы. Т.1. Под ред. М.А. Леонтовича. М.: Госатомиздат, 1963.

58. Winkler R. Die kinetischen Eigenschaften der Elektronen des anisothermen homogenen stationären Neon-Plasmas im Ionisierungsgradbereich von 10"9 bis 10"2. // Annalender Pnysik. 1975. Vol. 7. 29 Bard, Heft-1. P. 37-46.

59. Baille P., Chang J-S., Claude A., Hobson R.M., Ogram G.L. and Yau A.W. Effective collision frequency of electrons in noble gases. // J. Phys. B: At. Mol. Phys. 1981. Vol.14. P. 1485-1495. Printed in Great Britain.

60. Микаэлян А.Л., Тер-Микаелян М.Л., Турков Ю.Г. Оптические генераторы на твердом теле. С. 186-190. М.: "Советское радио", 1967.

61. Методы расчёта оптических квантовых генераторов. Т.2, С. 184 -194. Под ред. Б.И. Степанова. Минск: "Наука и техника", 1968.

62. Жидков А.Г., Протопопов C.B., Середа О.В., Терских А.О., Яковленко С.И. Формирование светового потока в лазерных системах. Труды ФИАН. 1989. Т. 21, С. 116-137.

63. Методы расчёта оптических квантовых генераторов. Т.1, С. 12-15, 32-34. Под ред. Б.И. Степанова. Минск: "Наука и техника", 1966.

64. Исаев A.A. Спектральный состав индуцированного излучения импульсного лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. № 3. С. 599-607.

65. Casperson L.W. Output properties of shot-pulse gain-switched lasers. // Appl. Optics. 1975. Vol.14. №2. P. 299-305.

66. Батенин B.M., Климовский И.И., Морозов А.В., Селезнева JI.A. Спектральный состав индуцированного излучения лазера на парах меди и его временная эволюция. //Теплофизика высоких температур. 1979. Т. 17. №3. С. 483-489.

67. Морозов А. В. Условия формирования и характеристики индуцированного излучения лазерных активных сред на атомах металлов с метастабильным рабочим уровнем. Диссертация на соискание учёной степени кандидата физ.-мат. наук. Москва, 1985 г.

68. Тарасов JI.B. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения. С. 291-293. -М.: "Радио и связь", 1981.

69. Грим Г. Уширение спектральных линий в плазме. М.: Мир, 1978.

70. Касабов Г.А., Елисеев В.В. Спектроскопические таблицы для низкотемпературной плазмы. М.: Атомиздат, 1973.

71. Вайнштейн А.А., Собельман И.К, Юков Е.А. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. М.: Наука, 1979.

72. Green A.E.S. Electron Impact Cross Section for Aeronomy. // AIAA J. 1966. Vol. 4. №5. P. 769-775.

73. Биберман JI.M., Кобзев Г.А., Глейзер А.И. Исследование кинетики лазеров на парах металлов. Отчет ИВТАН СССР per. № 60/74. -М., 1974.

74. Trajmar S., W. and Srivastava S. К. Electron-impact cross sections for Cu atoms. // J. of Phys., В . Atomic and Molecular Phys. 1977. Vol. 10. № 16. P. 3323-3333.

75. Алексахин H.C., Боровик A.A., Стародуб В.П., Шафроньош И.И. О возбуждении атомов меди электронным ударом. // ЖПС. 1979. Т. 30. № 2. С. 236-239.

76. Msezane A.Z., Henry R.J. W. Electron-impact excitation of atomic copper. // Phys. Rev. A. 1986. Vol. 33. C. 1631-1635.

77. Carman R. J. Computer Modeling of Longitudinally exited elemental copper vapour lasers. In: Pulsed Metal Vapour Lasers. (Dordrecht/london, Kluwer Academic Publishers, 1996, p.203-214. NATO ASI Series. Ed. С. E. Little and N. V. Sabotinov.).

78. Очкур В.И., Петрунькин A. JI. О классическом расчёте вероятности возбуждения и ионизации атомов электронным ударом. // Оптика и спектроскопия. 1963. Т. 14. № 4. С.457-464.

79. Lotz W. Electron-Impact Ionization Cross-Sections for Atoms up to Z-108. // Z. fur

80. Phys. 1970. Vol.232. №2. P. 101-107.

81. Павлов С.И., Раховский В.И., Фёдорова Г. А. Измерения сечений ионизации электронным ударом веществ с низкой упругостью пара. // Вариант: ЖЭТФ. 1967. Т.52. № 1.С. 21-28.

82. Bielski A. A Critical Survey of Atomic Transition Probabilities for Cul*. // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer (QSRT). 1975. Vol. 15. № 6. P.463-471.

83. Корлисс 4, Бозман В. Вероятности переходов и силы осцилляторов 70й элементов. -М.: "Мир", 1968.

84. Спектроскопия газоразрядной плазмы. Под ред. Фриша С.Э. Л.: Наука, 1970.

85. Vitols А.Р., Oskam H.J. Reaction Rate Constant for Ne*+2Ne^Ne2++Ne. // Phys. Rev. 1972. Vol. 5A. №6. P. 2618-2622.

86. Вайнштейн JI.А., Собельман И.И., Юков Е.А. Сечения возбуждения атомов и ионов электронами. М.: Наука, 1973.

87. Франк-Каменецкий ДА. Лекции по физики плазмы. М.: "Атомиздат", 1964.

88. Полак Л.С., Голъденберг М.Я., Левицкий А.А. Вычислительные методы в химической кинетике. С. 130. М.: Наука, 1984.

89. Селезнева Л А. Влияние параметров разряда на характеристики генерации самора-зогревного лазера на парах меди. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. ИВТАН. - M., 1980.

90. Батенин В.М., Бурмакин В.А., Вохмин А.А. и др. Временной ход концентраций электронов в лазере на парах меди. // Квантовая электроника 1977. Т. 4. № 7. С. 1572-1575.

91. Батенин В.М., Климовский И. И., Лесной М.А., Селезнева Л А. Параметры плазмы в послесвечении разряда в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. № 5. С. 988-992.

92. Елаев В.Ф., Мельченко B.C., Поздеев В.В., Солдатов А.Н. Временной ход концентраций электронов в послесвечении разряда в лазере на парах меди. В сб. Эффективные газоразрядные лазеры на парах металлов. С. 179-188. -Томск: Изд. ИОА АН СССР, 1978.

93. Елаев В. Ф., Солдатов А.Н., Суханова Г.Б. Определение температуры электронов в послесвечении лазера на парах меди. // ТВТ. 1981. Т. 19. № 2. С. 426-428.

94. Биберман Л.М. К теории диффузии резонансного излучения. // ЖЭТФ. 1947. Т. 17. С. 416-426.

95. Holstein Т. Imprisonment of Resonance Radiation in Gases // Phys. Rev. 1947. Vol. 72. №10. P. 1212-1214.

96. Cuperman S., Engelmann F., Oxsenius J. Nonthermal Impurity Radiation From a Spherical Plasma. //Phys. Fluids. 1963. Vol. 6. № 1. P. 108-110.

97. Абрамов В.А., Коган В.И., Лисица B.C. Перенос излучения в плазме. В сб. Вопросы теории плазмы. № 12, С. 114-155. М: "Энергоиздат", 1982.

98. Напартович А.П. О методе ТЭф в теории переноса излучения. // Теплофизика высоких температур. 1971. Т. 9. №1. С. 26-29.

99. Смирнов Ю.М. Возбуждение атома меди электронным ударом. //Квантовая электроника. 1997. Т. 24. №9. С. 851-855.

100. Карасев А. В., Полищук И. ЯМаликов М.М., Фомин В. А. О переносе резонансного излучения. //ТВТ. 1985. Т. 23. №4. С. 807.

101. Карасёв А. В. Численное моделирование теплофизических процессов в лазерах на парах металлов. Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук. М: Институт высоких температур АН СССР, 1986 г.

102. Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Учёт реабсорбции излучения в неоднородной плазме. Тезисы докладов Всесоюзного семинара "Лазеры на парах металлов и их применение ", (РТУ, Ростов-на-Дону, 1985).

103. Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Реабсорбция излучения в неоднородной низкотемпературной плазме. И ЖТФ. 1987. Т. 57. №1. С. 28-32.

104. Anderson R.S., Warner В.Е., Larson С., Crove R.E. WK4 85-W copper vapor laser oscillators. //IEEE J. Quantum Electronics. 1981.Vol. QE-17. № 12. P. 50.

105. Warner B.E. An Overview of Copper-Laser Development for Isotope Separation. // Proc. SPIE, New Developments and Applications in Gas Lasers. Vol. 737. P. 2-6. -Washington.: 1987.

106. Kimura H., Aoki N., Konagai C., Shirayma S. and Miyazawa T. Development of 200 W High-Performance Copper Vapor Laser with 6 cm Diameter, 399 cm Length. // Journal ofNuclear and Technology. 1994. Vol. 31(1). P.34-47.

107. Hackel R.P. and Warner B.E. Copper-pumped dye laser system at Lawrence Livermore National laboratory. // Proc. SPIE. 1993. Vol.1859. Laser Isotope Separation, (ed. J.A. Paisner). P. 120-129.

108. Исаев А.А., Казарян M.A., Петраш Г.Г. О возможности получения больших средних мощностей генерации в видимой области спектра. // Квантовая электроника.1973. Т. 18. №6. С. 112-115.

109. Батенин В.М., Климовский И.И., Селезнёва Л. А. К вопросу о предельных средних мощностях генерации лазеров на парах меди. // Теплофизика высоких температур. 1980. Т. 18. №4. С. 707-712.

110. Petrash G.G. Kinetic processes determining attainable pulse repetition rate in pulse metal vapor lasers. // Proc. SPIE Atomic and Molecular Pulse Lasers. 1998. Vol. 3403. P. 110-119.

111. Бохан П.А., Силантьев В.И., Соломонов В.И. О механизме ограничения частоты следования импульсов генерации в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. № 6. С. 1264-1269.

112. Borovich B.L., Yurchenko N.I. Physics of transverse-discharge copper vapour lasers. In: Pulsed Metal Vapor Lasers. (Dordrecht/London, Kluwer Academic Publishers, 1996, p.73-78. NATO ASI Series. Ed. С. E. Little and N. V. Sabotinov.).

113. Артемьев А.Ю., Борович Б.Л, Васильев Л.А. и др. Многосекционный лазер на парах меди. // Квантовая электроника. 1982. Т. 9. № 4. С. 738-742.

114. Borovich B.L. Transverse-discharge copper-vapor laser. In Metal Vapor Lasers and Their Applications. CIS Selected Papers. G. Petrash Editor. // Proc. SPIE. 1993. Vol. 22110. P. 46-63.

115. Zuev V.E., Soldatov A.N. / Proc. of the 4 th. Inter. Conf. on Lasers and their Applications. Leipzig. 1981. P. 123.

116. Iseki Y., Hayashi K., Watanabe I., Noda E. and Suzuki S. Characteristics of Large-Bore Copper Vapor Laser with Gas-Cooling Plates. // Jpn. Appl. Phys. 1994. Vol. 33(2). № 6B. P. L860-L862.

117. Солдатов A.H. Достижения и рекорды в лазерах на парах металлов. // Известия вузов. Физика. 1999. № 8. С. 23-36.

118. Бабейко Ю.А., Васильев JI.А., Орлов В.К., Соколов A.B., Татаринцев Л.В. Лазерная генерация паров меди в радиально-поперечном разряде. // Квантовая электроника. 1976. Т. 3. № 10. С. 2303-2304.

119. Бабейко Ю.А., Васильев Л.А., Соколов A.B., Свиридов A.B., Татаринцев Л.В. Коаксиальный лазер на парах меди при давлении буферного газа выше атмосферного. // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 9. С. 2041-2042.

120. Соколов A.B., Свиридов A.B. О влиянии частоты следования импульсов накачки на мощность, вводимую в разряд в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1979. Т. 6. № 11. С. 2333-2338.

121. Кап Т., Ball В., Schmitt Е., Hill J. Annular discharge copper vapor laser. // Appl. Phys. Letters. 1979. Vol. 35. № 9. p. 676-677.

122. Директор Л.Б., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин В.А., Шелков Е.М., Шпилърайн Э.Э. Теплофизические характеристики коаксиальных камер лазеров на большие мощности. // Теплофизика высоких температур. 1983. Т. 21. № 1. С. 162-166.

123. Gabae S., Blau Р., Lando M., Druckman I., Horvitz Z., Yfrah Y., Hen I., Mir on E. and Smilanski I. Stabilization of high-power copper vapour laser. // Opt. Quantum Electron. 1991. Vol.23. P. 485-492.

124. Кириллов A.E., Полунин Ю.П., Солдатов A.H. Авторское Свидетельство СССР № 711986, МКИ Н 01 S 3/22. Газоразрядная трубка лазера на парах металлов. // Бюллетень изобретений. 1984. № 12. С. 232-233.

125. Кириллов А.Е., Полунин Ю.П., Солдатов А.Н. Патент Франции № 2514958, МКИ Н 01 S 3/02. Газоразрядная трубка лазера на парах химических элементов. // Официальный бюллетень патентного ведомства Франции. 1983. № 16.

126. Евтушенко Г.С., Кирилов А.Е., Полунин Ю.П.,' Солдатов А.Н, Фёдоров В.Ф. Исследование лазера на парах меди и золота с пространственно разнесёнными активными средами. // Журнал прикладной спектроскопии. 1983. Т. 39. № 6. С. 939-944.

127. Борович Б.Л., Григорян P.A., Казеко Г.П., Николаев Г.Н., Смирнов В.М. Теплофизика лазера на парах меди с поперечным разрядом. // Квантовая электроника. 1982. Т. 9. № 10. С. 1983-1992.

128. Тыкоцкий В.В. Расчёт температурных полей в лазерной технике. Учебное пособие для студентов ВУЗов. М.: МФТИ, 1991.

129. Директор Л.Б., Сковородько С.Н., Фомин В.А., Шпильрайн Э.Э. Тепловая оптимизация лазеров на парах меди. Отчет ИВТ АН СССР, per. № 16/82. Москва, 1982.

130. Солдатов А.Н., Фёдоров В.Ф., Юдин H.A. Эффективность лазера на парах меди с частичным разрядом накопительной ёмкости. // Квантовая электроника. 1994. Т. 21. №8. С. 733-734.

131. Фучко В.Ю. Исследование физических процессов в активной среде импульсно-периодического лазера на парах меди и факторов, влияющих на его мощностные и ресурсные характеристики. Диссертация канд. физ.-мат. наук. Ужгород. 1987.

132. Ильюшенко В.Г., Карабут Э.К., Кравченко В.Ф., Михалевский B.C. Конвективные потоки в разрядных трубках импульсно-периодических газоразрядных лазеров. // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 10. С. 2185-2187.

133. Запесочный И.П., Кельман В.А., Климовский И.И., Селезнёва Л.А., Фучко В.Ю. Неоднородность разряда в лазере на парах меди и её влияние на температуру газа. //Теплофизика высоких температур. 1988. Т. 26. №4. С. 671-680.

134. Шашков А.Г., Абраменко Т.Н. Теплопроводность газовых смесей. (Справочник). -М.: Энергия, 1970.

135. Springer G.S., Wingeier W.E. Thermal conductivity of neon, argon and xenon at high temperature. // J. Chem. Phys. 1973. Vol. 59. № 5. P. 2747-2750.

136. Saxena S.C. Determination of Thermal Conductivity of Gases by Shock-Tube Studies. // High Temperature Science. 1972. Vol. 4. № 6. P. 517-540.

137. Елецкий A.B., Палкина Л.А., Смирнов Б.М. Явления переноса в слабоионизован-ной плазме. М.: Атомиздат, 1975.

138. Директор Л.Б., Качалов В.В., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин В.А. К вопросу о применении коаксиальных разрядных камер для ОКГ на парах металлов.

139. Теплофизика высоких температур. 1985. Т. 23. №1. С.193-196.

140. Жариков В.М., Зубов В.В., Лесной М.А., Лябин H.A., Чурсин А.Д. Газовая тепловая линза в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1984. Т. 11. № 5. С. 918-923.

141. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. -М.: Энергоиздат, 1981.

142. Михеев М.А., Михеева ИМ. Основы теплопередачи. М.: «Энергия», Изд.2, 1977.

143. Вохмин П.А., Климовский ИИ; Селезнева Л.А. К вопросу о кпд лазеров на парах меди. / В сб. Тез. докл. II Всес. семинара по физическим процессам в газовых ОКГ. -Ужгород: УГУ, 1978, С. 140-142.

144. Горбунова Т.М., Елаев В.Ф., Осипова Н.В., Солдатов А.Н. Излучение импульсной газоразрядной плазмы лазера на парах меди. В кн.: Эффективные газоразрядные лазеры на парах металлов. С.172-178 Томск: Институт оптики атмосферы СО АН СССР, 1978.

145. Директор Л.Б., Карасёв A.B., Маликов М.М., Сковородько С.Н. Методика измерения температуры стенки в лазере на парах металлов. // Приборы и техника эксперимента. 1983. №5. С.191-192.

146. Директор Л.Б., Маликов М.М. Баланс энергии электронов и возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди. / Деп. в ВИНИТИ, № 3571-В-89, 30.05. 1989. -26 с.

147. Директор Л.Б., Маликов М.М. Баланс энергии электронов и возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди (Аннотация).// ТВТ. 1989. Т. 27. №5. С. 1036.

148. Директор Л.Б., Маликов М.М. Спонтанное излучение и динамика концентраций возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди. Тез. докл. VI Всесоюзной конференции "Оптика лазеров'90", С. 102. Ленинград: ГОИ. 1990.

149. Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Расчёт параметров лазера на парах медис коаксиальной разрядной камерой. //ТВТ. 1990. Т. 28. №3. С. 427-432

150. Исаев A.A., Михкельсоо В.Т., Петраш Г.Г., Пеэт В.Э., Понаморёв КВ., Трещалов А.Е. Экспериментальное исследование кинетики населённостей атомных уровней в лазере на парах меди. // Труды Института физики АН Эстонской ССР. 1987. Т. 60. С. 90-107.

151. Келъман В.А., Климовский И.И., Коноплёв А.Н., Опачко ИИ, Селезнёва Л.А., Фучко В. Ю. Релаксация метастабильного 4s2 2T>sa атома меди в послесвечении импульсного разряда в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1984. Т. 11. № 11. С. 2191-2196.

152. Исаев A.A., Петраш Г.Г., Пономарёв ИВ. Релаксация метастабильных уровней атомов в послесвечении лазера на парах меди. / Препринт ФИАН N 271. М.: 1985, 31 с.

153. Литвиненко А.Я., Кравченко В.И., Егоров А.Н. Измерение времени жизни нижних рабочих уровней лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1983. Т. 10. №6. С. 1212-1217.

154. Исаев A.A., Казаков В.В., Лесной М.А., Маркова C.B., Петраш Г.Г. Распад метастабильных состояний и его влияние на характеристики генерации лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1986. Т. 13. №11. С. 2302-2309.

155. Warner В.Е., Kushner M.J. Controlling Kinetic Parameters of 100 W Large Bore Copper Vapor Lasers. II Proc. Inter. Conf. on Lasers'81. New Orleans. Lousiana. USA. STS Press: McLean, VA, pp.845-852 (1982).

156. Батенин В. M., Бурмакин В. А., Вохмин П. А., Климовский И.И, Лесной М.А., Селезнёва Л.А. Температура газа в лазере на парах меди. // ТВТ. 1978. Т. 16. № 6. С. 1145-1151.

157. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей. Л.: Энергия, 1970.

158. Бохан П.А., Мальцев А.Н., Силантьев В.И. Новые методы повышения энергетических характеристик импульсно-периодических лазеров парах металлов. В сб.: Тезисы докладов X Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. С.201-202. Киев, 1980.

159. Исаев A.A., Леммерман Г.Ю. Исследование импульсного лазера на парах меди при повышенных мощностях. // Квантовая электроника. 1977. Т. 4. № 7. С. 1413-1417.

160. Бохан П.А., Герасимов В.А. Оптимизация условий возбуждения в лазере на парахмеди. // Квантовая электроника. 1979. Т.6. № 3. С. 451-456.

161. Бохан П.А., Соломонов В.И., Щеглов В.Б. Исследование энергетических характеристик лазера на парах меди с продольным разрядом. // Квантовая электроника. 1977. Т. 4. №8, С. 1812-1814.

162. Бохан П.А., Щеглов В.Б. Исследование импульсного лазера на парах меди с поперечным возбуждением. // Квантовая электроника. 1978. Т.5. № 2. С. 381-387.

163. Karras Т. W., Anderson С.Е. Flowing metal vapor lasers. //Atmospheric and oceanic optics. 1993. Vol. 6. № 3. P.140-143. Tomsk, Russia.

164. Бохан П.А., Герасимов В.А., Соломонов В.И., Щеглов В.Б. О механизме генерации лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 10. С. 2162-2173.

165. Kim J., Im К, Sung N. Transverse-discharge Copper-Vapor Laser. // SPIE. Developments and Applications in Gas Lasers. 1987. Vol. 737. P. 31-35.

166. Исаков KM., Леонов А. Г. Лазер на парах меди при давлении паров, близком к атмосферному. // Письма в ЖТФ. 1976. Т. 2. № 19. С. 865-867.

167. Федоров A.M., Сергеенко В. П., Тарасенко В. Ф. Установка для исследования генерации на парах металлов с импульсным созданием паров. // Квантовая электроника. 1977. Т. 4. №9. С. 2036-2038.

168. Petrash G.G. The processes limiting the pulse repetition rate in pulsed metal and metal compound vapor lasers. //Laser Phys. 2000. Vol. 10. №5. P. 994-1008.

169. Яковленко С.И. Критическая плотность электронов при ограничении частоты следования импульсов в лазере на парах меди // Квантовая электроника. 2000. Т. 30. № 5. С. 501-505.

170. Петраиі Г.Г. Об ограничении частоты повторения импульсов в лазере на парах меди, связанном с предымпульсной плотностью электронов. // Квантовая электроника. 2001. Т. 31. №5. С. 407-411.

171. Бойченко A.M., Яковленко С.И. Критические прдымпульсные плотности электронов и метастабилей в лазерах на парах меди. // Квантовая электроника. 2002. Т. 32. №2. С. 172-178.

172. Петраш Г.Г. Влияние предымпульсной плотности электронов и населённости нижнего лазерного уровня на достижимую частоту повторения импульсов в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 2002. Т. 32. №2. С. 179-182.

173. Устинов Н.Д., Ломакин В. Н., Калин А. О. Оптические квантовые генераторы на парах металлов (Обзор).//Зарубежная радиоэлектроника. 1975. №4. С. 65-86.

174. Rassell G.R., Nerheim N.M., Pivirotto T.J. Supersonic electrical-discharge copper vapor laser. // Journal Appl. Phys. Letters. 1972. Vol. 21. № 12. P. 565-567.

175. Ferran C.M. Copper-Vapor Laser with Closed-Cycle Transverse Vapor Flow.// IEEE J. of Quant. Electronics. 1973. Vol. 9. № 8. P. 856-857.

176. Jones D.R., Maitland A., Little C.E. A High-Efficiency 200 W Average Power Copper Hybrid Laser. // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1994. Vol. 30. № 10. P. 2385-2390.

177. Gamazeishchikov A.M., Motovilov S.A., Savchenko Yu.I., Yudin A.M. ets all. Large-bore copper vapour amplifier with slow buffer gas pumping. Int. Conf. on Atomic and Molecular Pulsed Lasers IV. // Proc. of SPIE. 2002. Vol. 4747. P. 140-144.

178. Голубев B.C., Лебедев Ф.В. Физические основы технологических лазеров. (Лазерная техника и технология, кн.1., под ред. А.Г. Григорьянца). М.: "Высшая школа", 1987.

179. Баранов В.Ю., Низъев В.Г., Пигулъский С.В. Газодинамические возмущения потока в СОг-лазерах импульсно-периодического действия. I. Конвективное удаление нагретого газа из разрядной трубки. // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 1. С. 177-183.

180. Engene W. Sucov, Lellan А.С. Weaver. "High flow metal halide vapor laser". Patent USA. №3.936.772. Feb.3.1976; кл. 331-94,5.

181. Саттон Д., Шерман А. Основы технической магнитной газодинамики. М.: Мир, 1968.

182. Гришин С.Д., Лесков Л.В., Козлов Н.П. Плазменные ускорители. М.: Машиностроение, 1983.

183. Губарев А.В., Дробязко С.В., Якушев А.А. О возможности осуществления самопрокачки газовой смеси в импульсном лазере периодического действия. // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 7. С. 1595-1598.

184. Баранов В.Ю., Низьев В.Г., Пигулъский С.В., Толстое В.Ф. Самопрокачка газа при импульсно-периодическом вкладе энергии. // ЖЭТФ. 1980. Т. 79. № 2(8).1. С. 478-480.

185. Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко А.Л., Шпильрайн Э.Э. Магнитогидродина-мическая самопрокачка рабочего тела электроразрядного лазера. Доклад на IV межд. науч. конференции " Лазеры и их применение". 1981. Лейпциг, 1981.

186. Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко А.Л., Шпильрайн Э.Э. Самопрокачка рабочего тела электроразрядного ОКГ на парах металлов. // Теплофизика высоких температур. 1985. Т. 23. № 5. С. 966-971.

187. Биберман Л.М., Воробьёв B.C., Иванов P.C., Карпухин В.Т, Королёв Н.М., Ликаль-тер A.A., Маликов М.М. и др. Магнитогидродинамический лазер на СОг. Препринт №3-011, Институт высоких температур АН СССР. Москва, 1977.

188. Голубев B.C., Мусин А.К. Действие магнитного поля на электрический ток в газе. В кн. Грановсий В.Л. Электрический ток в газе. М.: Наука, 1971.

189. Куликовский А.Г., Любимов ГА. Магнитная гидродинамика. М.: Гос. изд. физмат. лит., 1962.

190. Ватажин А.Б., Любимов Г.А., Регигер С.А. Магнитогидродинамическое течение в каналах. — М.: Наука, 1970.

191. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, 1970.

192. Кузовлев В. А. Техническая термодинамика и основы теплопередачи. М.: Высшая школа, 1975.

193. Таблицы физических величин. Спр. под ред. И.К. Кикоина М: Атомиздат, 1976.

194. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976.

195. Митчнер М., Кругер Ч. Частично ионизованные газы. -М.: Мир, 1976.

196. Рихтмайер Р., Мартон К. Разностные методы решения краевых задач. М.: Мир, 1972.

197. Алалыкин Г. Б., Годунов С. К, Кереева И. Л. и др. Решение одномерных задач газовой динамики в подвижных сетках. М.: Наука, 1970.

198. Ляхов В. И. Сглаживание и искусственная вязкость при расчётах двумерных нестационарных течений с разрывами. В кн.: Численные методы механики сплошной среды. ВЦ СО АН СССР. 1974. Т. 5. № 3. С. 69-74.

199. Недоспасов A.B., Хаит В.Д. Основы физики процессов в устройствах с низкотемпературной плазмой. -М.: Энергоиздат, 1991.

200. Шпольский Э.В. Атомная физика, т. 2. М.: Наука, 1974.

201. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. -М.: ГИФ-MJl, 1963.

202. Fischer W. Die Quadrupolmomente der Kupferisotope und die Hyperfeinstruktur der Ubergänge 3/ 4.y2m 2D-3dH) 4p 2P im Kupfer I-Spektrum. // Zs. Phys. 1961. Ver. 161. P.89-98.

203. Tenenbaum J., Smilanski /., Gabay S., Levin L., Erez G., Lavi S. Structure of 510. 6 and 578.2 nm copper laser lines. // Optics Communications. 1980. Vol. 32. № 3. P. 473-477.

204. Исаев A.A. Спектральный состав индуцированного излучения импульсного лазера на парах меди. / Лазеры на парах металлов и их галогенидов. Труды ФИАН. Т.181. С. 35-53. -М.: Наука, 1987.

205. Щетинков Е. С. Физика горения газов. -М.: Наука, 1965.

206. Батенин В.М., Климовский ИИ, Морозов A.B., Селезнева Л.А. Спектрально- временные характеристики индуцированного излучения лазера на парах меди. Тр. V Всес. Симпозиума по распространению лазерного излучения в атмосфере. С. 121-125.-Томск, 1979.

207. Бучанов В.В., Молодых Э.И., Юрченко И.И. Расчёт динамики расходимости излучения и потерь в неаксиальных пучках в лазере на парах меди. // Квантовая электроника. 1983. Т. 10. № 8. С. 1553-1560.

208. Brown DJ. W. and Coutts D. W. Beam quality issues in copper vapour lasers. / In: Pulsed Métal Vapour Lasers. NATO ASI Sériés. (Dordrecht/London, Kluwer Academic Publishers. 1996. P. 241-254. Ed. Chris E. Little and Nicola V. Sabotinov).

209. Беляев В.П., Зубов В.В., Исаев A.A., Лябин H.A., Соболев Ю.Ф., Чурсин А.Д. Пространственные, временные и энергетические характеристики излучения лазера на парах меди. //Квантовая электроника 1985. Т. 12. № 1. С. 74-79.

210. Karpukhin V, Konev Yu., Malikov M. Cu vapor laser UV frequency conversion in DKDP. Proceeding of Tenth Internat. Symp. on Gas Flow and Chemical Lasers. // SPIE. Vol. 2502. P. 172-177. Bellinghamp, USA, 1994.

211. Карпухин В. Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. ГСЧ излучения лазера на парах меди. // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т.8. № 11. С. 1652-1656. •

212. Калугин М.М., Кузъминова E.H., Потапов С.Е. Исследование усиления активных сред на переходах атомов меди. // Квантовая электроника. 1981. Т.8. № 5. С. 10851089.

213. Казарян М.А., Матвеев В.М., Петраш Г.Г. Система генератор-усилитель на основе лазера на парах меди. Препринт. ФИАН им. П.И. Лебедева № 163, М., 1982.

214. Зубов В.В., Лябин H.A., Чурсин А.Д. Эффективная система генератор-усилитель на основе лазерных активных элементов на парах меди. // Квантовая электроника 1986. Т. 13. № 12. С. 2431-2436.

215. Hargrove R.S., Grove R., Kan Т. Copper Vapor Laser Unstable Resonator Oscillator and Oscillator Amplifier Characteristics. // IEEEE J. of Quantum Electronics. 1979. Vol. QE-15. № 11. P. 1228-1233.

216. Лябин H.A. Промышленные отпаянные лазеры на парах меди типа "КРИСТАЛЛ" с повышенными кпд и мощностью излучения. // Оптика атмосферы и океана. 2000. Т. 13. №3. С. 258-264.

217. Лябин H.A., Чурсин АД., Доманов М.С. Отпаянные промышленные активные элементы лазеров на парах металлов мощностью от 1 до 50 Вт. // Известия вузов, Физика. 1999. Т. 42. № 8. С. 67-73.

218. Бохан П.А., Бучанов В.В., Закревский Д.Э., Казарян М.А., Калугин М.М., Прохоров

219. A.M., Фатеев Н.В. Некоторые новые тенденции в лазерном разделении изотопов в атомарных парах. // Квантовая электроника. 2002. Т.32. №7. С. 570-586.

220. Дьячков А.Б., Ковалевич С.К, Лабозин A.B., Лабозин В.П., Миронов С.М., Фирсов

221. B.А., Цветков Г.О., Шаталова Г.Г. Исследование селективной фотоионизации атомов лютеция. В сб. докладов XI Межд. науч. конф. "Физико-химические процессы при селекции атомов и молекул", Звенигород. 2006. С. 83-88.

222. Бозон-Вердюра Ф., Байнер Р., Воронов В.В. и др. Образование наночастиц при лазерной абляции металлов в жидкостях. // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. № 8.1. C. 714-719.

223. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Патент № 2197042 по заявке №2001104528 от 20.02.2001. //БИПМ. 2003. №2.

224. Карпухин В. Т., Маликов М.М. Свидетельство РФ на полезную модель № 19612, по заявке №2001110644 от 24.04.2001 г. //БИПМ. 2001. №25. С.524.

225. Frantz L.M., Nodvic J.S. Theory of Pulse Propagation in a Laser Amplifier. // J. Appl. Phys. 1963. Vol. 34. № 8. P. 2346-2349.

226. Грабовский B.B.,. Прохоренко В.И., Суховаткин В.П. Особенности усиления лазерных импульсов в двухпроходных однокаскадных усилителях. // Квантовая электроника. 1992. Т. 19. № 9. Р. 865- 868.

227. Хазанов Е.А. Энергетические характеристики двух- и четырёхпроходных лазерных усилителей. // Квантовая электроника. 1997. Т. 24. № 2. Р. 115- 118.

228. Жидков А.Г., Терских А. О., Яковленко С.И. Расчёт характеристик одно- и двухпро-ходного усилителя методом функционала. Препринт ИОФАН № 343. М.,1987.

229. Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Использование активной среды лазеров на самоограниченных переходах в схеме многопроходного лазерного усилителя. // Известия АН, серия физическая. 2002. Т. 66. № 7. С. 934-938.

230. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Лазерный усилитель на самоограниченных переходах с повышенной пиковой мощностью импульса излучения. // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. №5. С. 411-415.

231. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Двухпроходный лазерный усилитель на парах меди с высокой пиковой мощностью.// ЖТФ. 2005. Т. 75. №10. С. 69-72

232. Карпухин В. Т., Маликов М.М. Исследование многопроходного лазерного усилителя на парах меди. В Сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2004), Лоо, с. 44. (РГУ, Ростов-на-Дону, 2004.).

233. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Экспериментальное исследование многопроходных лазерных усилителей на парах меди. // Квантовая электроника. 2008. Т. 38. № 12. С. 1121-1126.

234. Евтушенко Г.С., Кириллов А.Е., Кругляков В.Л., Полунин Ю.П., Солдатов А.Н., Филонова H.A. Управление длительностью генерации лазера на парах меди. // Журнал прикладной спектроскопии. 1988. Т. 49. №5. С. 745-751.

235. Борович Б.Л., Юрченко НИ. Эффективность вывода излучения из резонатора в лазерах с коротким импульсом генерации. // Квантовая электроника. 1985. Т.12. № 7. С. 1377-1386.

236. Тарасов Л.В. Физические основы квантовой электроники (Оптический диапазон). С. 329. М.: "Советское радио", 1976.

237. Дмитриев В.Г., Тарасов Л.В. Прикладная нелинейная оптика. М.: Радио и связь, 1982.

238. Гурзадян Г.Г., Дмитриев В.Г., Никогосян Д.Н. Нелинейно-оптические кристаллы. Свойства и применение в квантовой электронике. М.: Радио и Связь, 1991.

239. Блистанов А. А. Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. М.: "МИСИС", 2000.

240. Eimer D. Electro-optic, linear, and nonlinear optical properties of KDP and its isomorphes. // Ferroelectrics. 1987. Vol.72. P. 95-139. Gordon and Breach Science Publishers S.A.

241. Borsutzky A., Brunger R., Huang Ch., Wallenstein R. Harmonic and Sum-Frequency of Pulse Laser Radiation in BBO, LBO, and KD*P. // J. Appl. Phys. 1991. Vol. 52. P. 55-62.

242. Eimer D., Davis L., Velsko S., Graham E.K., Zalkin A. Optical, mechanical and thermal properties of barium borate. //J. Appl. Phys. 1987. Vol. 62. №5. P. 1968-1983.

243. Исаев A.A. Леммерман Г.Ю., Малафеева Г.Л. Генерация второй гармоники излучения импульсного лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. №8. С. 1700-1704.

244. Полунин Ю.П., Троицкий В.О. Нелинейное преобразование частоты излучения лазера на парах меди. //Квантовая электроника. 1987. Т. 14. №11. С. 2249-2251.

245. Coutts D. W, Ainsworth M.D., Piper J.A. Enhanced Efficiency of UV Second Harmonic and Sum Frequency Generation from Copper Vapor Lasers. // IEEE Journ. of Quantum Electronics. 1990. Vol. 26. № 9. P. 1555-1558.

246. Евтушенко Г.С., Троицкий В.О. Эффективное преобразование излучения лазера на парах меди в нелинейных кристаллах. В сб. тезисов докладов конференции "Оптика лазеров* 93". Т. 2. С. 436-437. С.-Петербург, 1993.

247. Троицкий В. О. Об особенностях генерации гармоник излучения лазера а парах меди в нелинейных кристаллах. // Оптика атмосферы и океана. 1993. Т. 6. № 6. С. 666-671.

248. Naylor G.A., Lewis R.R., Kearsley A.J. Frequency doubling of 100-W copper laser for high power UV generation. / Proc. Conference on Laser and Electro-Optics (CLEO'89). 1989. Baltimore USA, paper TuJ2.

249. Carman R.J. Modelling of the intracavity optical fields in a copper vapor laser. // Optics Communications. 1995. Vol. 119. P. 415- 423.

250. Coutts D. W. Time Resolved Beam Divergence from a Copper Vapor Laser with Unstable Resonator. // IEEE J. of Quantum Electronics. 1995. Vol. 31. № 2. P. 330-342.

251. Колосов В В., Троицкий В. О. Теоретическое и экспериментальное исследование когерентных свойств излучения лазера на парах меди. // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. №2-3. С. 176-180.

252. Zhang G., Lin F., Chen С. and Wu В. Second harmonic generation of Cu vapor laser by using a beta-Ba204 crystal. // Acta Optica Sinica. 1984. Vol. 4. P. 513-516.

253. Piper J. A. Frequency extension of metal vapour lasers. In: Pulsed Metal Vapour Lasers. (Dordrecht/London, Kluwer Academic Publishers, 1996, p. 277-287. NATO ASI Series. Ed. С. E. Little and N. V. Sabotinov.)

254. Withford M.J., Brown D.J. Improved Ultraviolet Second-Harmonic Generation at Elevated Repetition Rates from a Medium-Scale Copper-Vapor Laser. // IEEE J. of Selected Topics in Quantum Electronics. 1995. Vol. 1. № 3. P. 779-783.

255. Coutts David W. Optimization of Line-Focusing Geometry for Efficient Nonlinear frequency Conversion from Copper-Vapor Laser. // IEEE Journal of Quantum Electronics. 1995. Vol. 31, № 12. P. 2208-2214.

256. Карпухин В. Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Исследование суммирования частот лазера на парах меди. // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. № 9. С. 809-813.

257. Trickett Rodney I., Withford Michael J., and Brown Daniel J. W. 4.7-W, 255-nm source based on second-harmonic generation of a copper-vapor laser in cesium lithium borate. //Optics Letters. 1998. Vol. 23. №3. P. 189-191.

258. Huot N., Jonin C., Sanner N., Baubeau E., Audouard, Laporte P. High UV average power at 15 kHz by frequency doubling of a copper HyBrlD vapor laser in P-barium borate. // Optics Communications. 2002. Vol. 211. P. 277-282.

259. Coutts D. W., Brown D.J. W. and Piper J. A. Nonlinear frequency conversion of CVL fundamental and second-harmonic output. / In Conf. on Laser and Electro-Optics (CLEO'93), Tech. Dig., Opt. Soc. Amer., Washington, DC, pp. 460-461. (1993).

260. Molander W.A. Improved efficiency of second -harmonic generation using a copper laser oscillator-amplifier. In Conf. on Laser and Electro-Optics (CLEO'94). Tech. Dig. Series, Optical Society of American, Washington, D.C., Vol.8, p.363. (1994)

261. Карпухин В. Т., Маликов М.М. Использование лазера на парах меди для получения ультрафиолетового излучения. // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. № 2-3. С. 181-186.

262. Карпухин В. Т., Маликов М.М. Нелинейное преобразование частот излучения лазера на парах меди в сфокусированном и параллельном пучках. // ЖТФ. 2000. Т. 70. № 4. С. 87-89.

263. Лепехин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения соморазогревного промышленного лазера KULON-IO Cu-М. // Квантовая электроника. 2007. Т. 37. №8. С. 765-769.

264. Ананьев Ю.А., Аникичев С.Г. Проблемы кинетики лазеров с неустойчивыми резонаторами на средах с малым временем существования инверсии. // ЖТФ. 1983. Т. 53. № 10. С. 1959-1962.

265. Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепехин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения лазера KULON-lOCu-UV. // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. №5. С. 405-409.

266. Coutts D.W., Brown D.J.W. Production of High Average Power UV by Second Harmonic and Sum-Frequency Generation from Copper Vapour Laser. // IEEE J. Sei. Topics Quantum Electronics. 1995. Vol. 1. №3. P. 768-778.

267. Троицкий В.О. Оптимальная фокусировка при генерации второй гармоники (ГВГ) лазерного излучения. В сб. трудов симпозиума "Лазеры на парах металлов" (ЛПМ-2008), Лоо, с. 90. (РГУ, Ростов-на-Дону, 2008.).

268. Башилов В.А., Герасимов Л.И., Смшга В.И. Лазер на парах меди с электродинамическим источником активной среды. IV Всес. конф. по плазменным ускорителям и ионным инжекторам. Тезисы докладов. М.: ВНТИЦ ГКНТ 1978, С. 203-204.

269. Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Лябин H.A., Чурсин АД., Казарян МА. Промышленные лазеры на парах металлов серии KULON. // Прикладная физика. 2005. №1. С. 110-115.

270. Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г. Высокоскоростная импульсная модуляция излучения лазеров на самоограниченных переходах атомов химических элементов. // Прикладная физика. 2006. №1. С. 8-14.

271. Батенин В.М, Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин H.A., Маликов М.М, Присеко

272. Ю.С., Филиппов В.Г., Гальетов M.B. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты KULON-lOCu-UV. // Прикладная физика. 2009. №4. С. 129-132.

273. Кондратенко B.C., Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты серии KULON для прецизионных технологий. // Вестник МГУПИ. 2009. Т. 17. С. 124-131.

274. Проспект фирмы Oxford Lasers Industrial Division (FBG Ultra 9/01, 2002).

275. Armstrong J.A., Bloembergen N., Ducuing J, Pershan P.S. Interactions between Light Waves in Nonlinear Dielectric. //Phys. Rev. 1962. Vol. 127. №6. P. 1918-1938.

276. Солдатов A.H., Суханов Г.Б., Федоров В.Ф., Юдин H.A. Исследование лазера на парах меди с повышенным кпд. // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 11. С. 1626-1636.

277. Проспект фирмы Photonics Industries International Inc. (USA , DC- Series, Mod. DC-10-266, 2002).

278. Проспект фирмы LAS (Laser Analitic System). (USA. Model Delta Train, 1999).

279. Карпухин В. Т. Маликов М.М. Свидетельство РФ на полезную модель № 22590, по заявке. № 2001129954 от 08.11.2001 г. // БИПМ. 2002. № 10.

280. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Генерация УФ излучения по схеме многопроходныйлазерный усилитель на парах меди нелинейный кристалл. // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. №5. С. 416-418. і

281. Батенин В.М., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Эффективная генерация суммарной частоты и вторых гармоник излучения с помощью системы лазер на парах меди -двухпроходный усилитель. // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 9. С. 844-848.

282. Соколов А.В., Свиридов А.В. Лазер на парах меди с поперечным разрядом. // Квантовая электроника. 1981. Т.8. № 8. С. 1686-1696.