Генерация лазерного излучения пикосекундной длительности в вакуумном ультрафиолетовом диапазоне тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

я*

г 4 «л**

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НПО «АКАДЕМПРИБОР»

На правах рукописи

ТАНЕЕВ РАШИД АШИРОВИЧ

ГЕНЕРАЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ПИКОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ В ВАКУУМНОМ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ ДИАПАЗОНЕ

01.04.21 — лазерная физика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико - математических наук

Ташкент 1998

Работа выполнена в НПО «Академприбор» АН РУз.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

А. К. ПОПОВ,

Институт Физики СО РАН, Красноярск;

доктор физико-математических наук, профессор

М. А. КАСЫМДЖАНОВ,

Отдел Теплофизики АН РУз;

доктор физико-математических наук Э. А. ЗАХИДОВ,

Отдел Теплофизики АН РУз

Ведущая организация:

Красноярский Государственный Университет

о -I

Защита диссертации состоится « »/¿¿йх^'/^ц_1998 г.

в часов на заседании Специализированного Совета

Д. 015.92.01 при Отделе Теплофизики АН РУз по специальности 01.04.21. (лазерная физика) по адресу Узбекистан, 700135 Ташкент, Чиланзар «Ц», ул. Катартал, 28.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Отдела Теплофизики АН РУз.

Автореферат разослан «& »

.1998 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, профессор

МИРЗАЕВ А. Т.

ЛК1"УЯ.!Ы10С11. Ч1!ЧЬ»

Создание новых шгючикков Kovepesvrnovn ичлучеяп» » шпроглч» спекли.'!«,« диапазоне продолжает оставаться одной ич основных задач. еюянг.'Х «с[<ч к=«.:и>ччи1

э.чектрсчшкоИ. ОсоСч.ш чнюрсс иыаьн.ают копоп.оиолш-чме цсгочкпь'» i:'!::ivvа.ч:.ч•> 1Н;|}'ЧеИИЯ, TpeÖyiOIHilt'CS ДЛЯ IW.iKMUUX паучпмч II Пр«0<ГЧЧН>Т1Ч 'Ы,!»Ч ll-CCT.'.W.Kmtf нестационарных Процессов, нелинейная erj^ к! j--oc:cojrt!н гн.'сом'Лет.аамч (- '' '¡томом, ,'.п;сро/:.! [:ч ю'-денепшо ьа с":тча'! "Г:,^ < :. ,>

коротковолновых .-миров и т.дЛ JlmtöoiMMii« прогресс ча последнее ь;ч ¡:: <дсс«. наблюдается и разработке косвенных отличим:: iu ксгокри,;«о.сши»г»

создания успон;',яачериого эффекю. К ним л червмо шнг^ягся исляксГль-

оптические методы, суп, которых згагд.очае-кя в iipcpGpuvKamfi 'аемшяо e«ici:rj'a генерации iwwciiür*, хорошо р.г.рабокшчнх мегочш:>«.-» когереиякич» азлу'-.'цаь (генерируемых обычно й видимо;» о бли-кнеи инфракрасно.*: «mvicci-;.« «:гк?ра> и икие. чате всего Солее корткояолновмг лшотазокы с нек.пьзом.шем псдтИЬмко отклика средь: при жпдойеттш на последнюю ннтепепмюго »»учета».

К настоящему времени круг используемых иотисЛшктткчсских сред (НС) включает в себя кристаллы, газы, пары металлом о красягелгй, растворы орго«ичс-:к;1\ вещее ш, фрактальные С1рукт\ры, полимер». плауну, попы, поверхности рюяичик? материалов, полупроводниковые структуры и т.д.. Ясно, что пе все эги НС раямоэиа'шм по своим иелипейио-олтическим параметрам, эффехнпшостгм процессов частотой конверсии, практическому применению, диапазонам спектралыгой перестройки. Задача сравнительного анализа нелинейно-оптических параметров различных сред на примере преобразования частоты излучения мощных пнкосекундных лазеров (генерация гармоник и суммарных частот, параметрическая генерация света и т.д.) в ультрафиолетов)™ (УФ) и в особенности вакуумную ультрафиолетовую (ВУФ, л<200 им. ) область спектра в комплексных исследованиях, представляет несомненный интерес.

В крут нижеизложенного комплекса исследований вошло изучение физических особенностей преобразования частоты лазерного излучения пнкосскупдпой длительности в четырех средах: газообразной, ионной, плазменной и кристаллической. Основной упор здесь делается на исследование преобразования частоты из ближнею

ИК диапазона а ВУФ область спектра, т.е. туда, где отсуствуют или представлены в единичных экземплярах источник», основанные на прямом лазерном эффекте.

Актуальность темы обусловлена следующими факторами:

-Создание источников ВУФ излучения пикосекундной длительности методами нелинейно-оптического преобразовании частоты решает одну из основных задач квантовой электроники - проблему расширении диапазона генерации когерентного излучения для использования последнего в изучении различных нестационарных процессов.

-Сравнительный анализ полученных результатов но использованию различных НС в разных спектральных диапазонах позволяет проводить отбор и оптимизацию процесса, наиболее подходящего для генерации когерентного излучения ¡¡а конкретной длине волны.

-Учет физических механизмов, сопровождающих процессы частотной конверсии, выявляет основные ограничивающие факторы, препятствующие эффективному преобразованию частоты в тех или иных средах.

Цель диссертационной работы

Вышеизложенное явилось основой, позволяющей очертить круг исследований и цели, преследуемые при этом. Общей целью работ явилось изучение физических процессов, протекающих при генерации когерентного УФ и, в особенности, ВУФ излучения пикосекундной длительности в процессах нелинейно-оптической генерации гармоник, суммарных частот и параметрической генерации света как на фиксированных частотах, так и при плавной перестройке длины волны в газах, ионах, плазме и кристаллах. Для решение этой задачи был рассмотрен следующий комплекс вопросов:

-Исследование физических механизмов оптимизации генерации гармоник излучения лазера на УАО:ЬМ и лазера на неодимовом стекле в ВУФ диапазоне в газах. Поиск возможностей генерации нечетных гармоник излучения (в условиях жесткой фокусировки) в газах с положительной дисперсией и анализ физических механизмов, обеспечивающих реализацию подобных процессов. Изучение особенностей плавной перестройки частоты лазерного излучения в диапазонах отрицательной дисперсии газообразных сред;

• -Исследование генерации пикосекудного УФ излучения при нелинейно-оптическом преобразовании частоты я ионных пучках и протекающих при этом физических процессов. Изучение роли возбуждения ионных сред на рост их нелинейно-оптических воспринмчнвостей;

-Поиск условий оптимальной генерации и ВУФ диапазоне высших гармоник лазерного излучения в низкотемпературной плазме с использованием двухнучковой схемы. Изучение оптических и нелинейно-оптических характеристик плазмы в поле излучения с различной длительностью импульсов.

-Исследование процессов генерации плавно перестраиваемого пикосекундного УФ излучения в кристаллических генераторах гармоник, параметрических генераторах света (ПГС) и сумматорах частоты. Изучение механизмов и режимов временной компрессии пикосекундных импульсов в нелинейно - оптических процессах генерации второй гармоники в кристаллах КОР.

Совокупность полученных результатов позволяет решить научную нроблемму -генерацию когерентного излучения пнкосекундной длительности в УФ и ВУФ диапазонах.

Научные положения, выносимые на защиту .

1. Ионные пучки являются эффективной нелинейно-оптической средой для генерации коротковолнового излучения. Нелинейная восприимчивость ионных пучков возрастает на несколько порядков с ростом возбуждения среды. Это обусловлено созданием условия "квазнрезонанса" между частотой излучения и уровнями возбужденных ионов.

2. В средах с положительной дисперсией возможна физово согласованная генерация гармоник сфокусированного излучения . Данный процесс обусловлен влиянием эффекта Керра на фазовые соотношения между волнами поляризации и гармоники. Характерной особенностью в этом случае является зависимость эффективности преобразования от интенсивности возбуждающего излучения (11 -

и давления среды (т) - Р1) (отличная от геиераии:- третьей гармоники (г) ~ \Уг) в средах с отрицательной дисперсией). В средах с отрицательной дисперсией эффект Кевра выступает в качеств ■зешч'/.кчо фактора, ограничивающею эффективность преобразования частоты излучеряя пикосекувдкой длптемыкчяи.

3. Использоваале длинных дугой импульсом пикосекуидной дл11Гс:1Ы10сш в диухпучковой схеме вшамолсйспшх импульсов о плазмой ведет к солшито условий синхронной генерации высших гармоник лазерного излучения. Оптимальная задержка мс::;ду началами цуюн возбуждающих и генерируемых импульсов определяется порядком гармоники в условиями фазового сш'лзсомашм.

•I. Процессы нелинейно-оптической временной компрессии » кристаллах при гюперлшш второй гармоники импульсов излучения оптимизируются при 1штсис1ш;1ист)14,.0тл11чни.ч от шнсиашиоста'К при которых происходит максимальное преобразование.

р

Научна» шюшиа .

1. Впервые получена генерация гармоник в ионных пучках . Отмечена роль услодап Ч'вашрезоммса" па рост нелинейной восприимчивости возбужденных ионных сред.

2. ЕЗпсриые предложен и реализован метод возбуждения низкотемпературной плазмы и исследоиання ее . нелинейно-оптических свойств с использованием пргля/кепного цуга импульсов от одного лазера. Показано, что при этом создаются оптимальные фазовые соотношения между волнами накачки и гармоники, когда часть импульсов эффективно преобразуется в высшие гармоники лазерного излучения. Получена генерация пече пплх гармоник вплоть до одипнадцаюн ()- - 96 им).

3. Впервые исследована генерация гармони:; в условиях жесткой фокусировки в газообразных средах с положительной дисперсией. Показано, что эффект Керра, выступающий основным ограничивающим фактором (Г|„1Ы " 3 х 10'3) при генерации гармоник в средах с отрицательной дисперсией, в данном случае обуславливает редшпаииюрежима синхронной генерации нечетных гармоник.

4. Впервые получен коэффициент усиления 108 лазерных импульсов длительностью 1,4 не и схеме "генератор пикосекунднмх импульсов с отрицательной обратной связыо - система чирпирования - генераюр-усилитель с модуляцией добротности - компрессор".

5. Впервые обнаружена зависимость между вынужденным и естественным перемешиванием смеси активного а буферного газов, а также стабильностью и величиной генерируемого БУФ излучения в процессах генерации гармоник.

Исследовано влияние однородности мнкрообьема, в котором осуществляется процесс генерации гармоник, на отстройку от оптимальных фазовых соотношений между волновыми векторами излучения накачки н гармоники.'

Практическая значимость

1.Создан источник нлаоно перестраиваемого по частоте (338-366 им) УФ излучения пикосекундноП длительности.

2.Реализован режим временной компрессии пнкосекун/шых импульсов л нелинейно-оптических процессах в длннных (4 см) кристаллах КДГ. Рост эффективности преобразования во вторую гармонику в условиях нелинейно -оптической компрессии сосгапил с 33 до 50 %.

3.Разрабаган источник мощного (1 МВт) излучения с X = 118,2 им.

4.Сочдш1 источник плавно перестраиваемого ВУФ '.ткосскундного излучения п двух диапазонах отрицательной дисперсии ксенона (113,5 - 117,0 им н 117,6 - 119,2 нм).

5.Разработан лазер яа нсоднмовом фосфатном стекле с текератовом с паснинен синхронизацией мод и акшвной отрицательной обратной связью (длительность импульса 1,4 пс), предуси.ппелем (коэффициент усиления 10*) с модуляцией добротности, и системой усиления с использованием техники чнршцктвння усиливаемых импульсог : последующей компрессией. Система обеспечивала интенсивность сфокусированного излучения V = 10" Вт.'см* .

6.Предложен и реализован метод использования однородных ионных пучков, получаемых в 'лсндкрметалпнческом источнике, в качестве не.'шнеПпо-'Дггнчсских сред.

7.Получена генерация нечетных гармоник ( ыпоть г.о одиннадцатой гармоники излучения неодимового лазера, X - 96 им ) на плазме мишени,

8. Разработано устройство, позволяющее слрелзднь автокорреляционную функцию импульсов лазерного излучения в диапазоне от долей до едшшц наносекунд н производить ее экспресс-анализ с помощью ПЗС-линеЙки.

9. Показана возможность нспояюемин* ¡шропр'.еманкон дая чзмерення энергии шнгосскупяных импульсов в НУ'!> дидимтю.

Достоверность результатов

Достоверность результатов подтверждается следующим:

Результаты по генерации ПУФ излучения в газах подтверждаются их непротиворечивостью с теоретическими положениями и результатами друшх авторов.

Выводы о значительном увеличении нелинейной восприимчивости ионных сред при их возбуждении соответствуют результатам теоретических и экспериментальных исследований , полученным другими авторами.

Результаты исследования нелинейно-оптических свойств плазмы коррелируют с исследованиями генерации гармоник ь низкотемпературной плазме, проведенными в других научных группах.

Личный вклад соискателя

Результаты, изложенные в диссертационной работе, получены лично соискателем. В печатных работах и докладах, выполненных в соавторстве, автору диссертации принадлежит постановка задачи, разработка методик, проведение всех экспериментов, обсуждение полученных результатов.

В диссертации для сравнения с экспериментальными результатами и полного и наглядного изложения исследуемых проблем приведены результаты теоретических расчетов влияния эффекта Керра яа генерацию гармоник лазерного излучения в газах, а также представлены результаты расчетов нелинейных восприимчивостей ионов галлия, находящихся в различных возбужденных состояниях, выполненные И. А.Кулагиным.

Разработка лазерных установок и эксперименты проведены с коллективом сотрудников лаборатории взаимодействия лазерного излучения с веществом (В.В.Горбушин, С.Т.Худайбергаиов, Ф.Ш.Ганиханов, В.И.Редкоречев, А.В.Зиновьев, А.А.Гуламов, И.А.Бегишев, Ш.Р.Каматов) при консультации Т. Б. Усмаиова.

Апробация работы

Результаты, изложенные в диссертации, докладывались и представлены в материалах IX - XV Всесоюзных конференций по когерентной и нелинейной оптике

(Ленинград 1978, Киев 1980, Кренам 1982, Москва 1985, Минск 1988, Ленинград 1991, С-Петербург 1995), на Всесоюзной конференции "Нелинейное резонансное преобразование частоты лазерного изнурении " (Ташкент 1979), Всесоюзных конференциях "Оптика лазеров" (Ленинград I9.S0, 1-984, 1993), Всесоюзном сочетании по резонансным нелинейным процессам в 1азах (Дивногорск 1986), Всесоюзной конференции "Применение лазеров п народном хозяйстве" (Шатура 1989), Школе-ссмннаре по оптическому и лазерному приборостроению (Минск 1985), Международной школе "Лазеры н их применение" (Салногорек 1989), Всесоюзной конференции "Фотометрия гг ее метрологическое обеспечение" (Москва 1992). Международных конференциях "Лазеры-79" (Орландо 1979), "Лазеры-91" (Сан Диего 1991), "Лазеры и их применения" (Тегеран 1993), 6 Международной конференции но многофотонным процессам (Квебек 1993), Международном симпозиуме "Оптика, Изображение, Оборудование" (Сан Хосе 1994), 5 и б Европейских конференциях по квантовой электронике (Амстердам 1994, Гамбург 1996), Международном симпозиуме "Оптическая наука, Конструирование и Приборы" (Сан Днего 1995), IX Международном симпозиуме "Сверхбыстрые процессы в спектроскопии" (Триест 1995), Международных симпозиумах "Photonics West' 96" (Сан Хосе 1996), "1СО-17" (Таэджун 1996).

Публикации

Основные результаты диссертации опубликованы в 65 работах.

Объем н структура диссертации.

Работа состоит из введения, .7 глав, заключения, приложения, списка литературы. Работа изложена на 296 страницах, из них 231 страница занимает основной текст, который иллюстрируется 65 рисунками.

Краткое содержание работы

Введение содержит краткое изложение предмета исследования - преобразования частоты пикосекуидно.го излучения в УФ и БУФ диапазонах в различных средах.

Даете« обоснованное заключение выбора кристаллических, газообразных, ионных и плазменных сред в качестве объектов исследования. Далее формулируются актуальность темы, цель исследования, постановка задачи и новизна иеледований. Здесь же дано краткое изложение диссертации.

В Главе I дан обзор основных работ по исследуемым вопросам : генерации третьей гармоники лазерного излучения в газообразных средах, генерации инавнл перестраиваемого в ВУФ диапазоне никосекундного излучения, генерации гармоник лазерного излучения в ионах, преобразованию частоты гшкоСекутшюго излучения в плазме, преобразованию частоты излучения в кристаллах в УФ области спектра, компрессии излучения в нелинейно-оптических процессах.

На основе анализа ранее полученных результатов поставлена задача диссертационной работы,

В Глаие 2 изложены физические особенности и описание источников пикосекундного лазерного излучения в инфракрасной области спектра, использовавшихся в последующих исследованиях нелинейно - оптического преобразования часто ™.'

В первом параграфе представлены результаты исследования лазера с отрицательной обратной связью на неодимосом фосфатном стекле (I - 3 пс) с выходкой интенсивностью ~ 10 16 Вт/см3. Для создания лазера с такими параметрами требовалось решение двух проблем. Первая - создание задающего генератора, стабильно излучащего воспроизводимые короткие импульсы. Вторая проблема - создание эффективного предварительного усилителя (с коэффицеитом усиления ~ 10*), так как уровень сигнала генератора, удовлетворяющий первому требованию, как правило, очень низкий.

Первая проблема была решена с использованием техники активном отрицательной обратной связи (ООО). В диссертации Представлены результаты оптимизации режима ООО, основанного на ана-.изе спектрально-времешшх параметров цуга пикосекундных импульсов для различных уровней ООС. Найдено, что цуги импульсов длительностью -5-7 мке удовлетворяют требованиям получения наиболее коротких (через 2-3 икс после начала генерации) импульсов 0 ~ 1,4 пс).

Вторая проблема решагтея использованием (в качестве предварительною усилителя) лазера, генерирующего пнацтекнй импульс, в который посылалась часть

цуга импульсов из генератора. В рсплг.птгс усилепи« к глт5»"ч1.»м л т«'?1'. веч ••иергня, накопленная ;;пя генерации гигантского иинульез, меруылшмлэсь п знерпш» усиленного цуга импульсов. Приведены резулы'ии-г меедедиоанич дянамяки структуризации усиливаемых ютуяхоя для различных уронией р^стр^йк« длин резонаторов генератора и предоарнтеяьиоп» усилителя.

Использование и дальнейшем техники усиление чирннровлннмх нмч>дьсо<' п тнрокоаиертуримх усилителях на неодимоном Фосфатном стекле с последуюгай компрессией позволило получить ь фокусе л;ш:чл на выходе ус г-шоих:; плотность мощности ~ 10" Вт/см".

В следующих параграфах приводя гея описание пикосекундкого лазера "л , генерирующего нмиу.чьш длительность"« 35 не и лазера с пассигооЯ синхронизацией мод на нсодимовом с1ск.че и = К пс).

В Главе 3 излагается теория генерации гармоник лазерного излучен:!? » изотропных средах в условиях жесткой фокусировки.

Приведен анализ влияния гюкуспровкн на условия Алзовиго синхронизм;: а четырехфотонных процессах. Представлены аналитические выражения, оппемвахпппе генерацию высших гармоник а условиях жесткой фе-кусировкн. Учет каскадных процессов, сопровождающих .подобные мштофотонные вмнмодеЯстоия, позволяе; выявить особенности, наблюдаемые а аксперп'мятех, в частности, процесс;,; интерференции при генерации п-й гармоники, реализуемой в различных каналах преобразования. Отмечается роль различных ограничивающих факторов (эффект Керра, поглощение, ионизация) ¡¡а процессы нелинейно-оптического преобразования частоты лазерного излучения.

С Главе 4 представлены результаты исследования генерации гармоник коротковолнового лазерного излучения п газах.

Особое внимание уделено изучению и обсуждению факторов, приводящих к ограничению максимально достижимых значений эффективности преобразования. Ранее отмечалась роль эффекта К'ерра второго порядка, приводящего к изменению показателя преломления среды на частотах излучения накачки и гармоники при распространении в ней излучения высокой интенсивности. Это ведет к отклонению соотношения между волновыми векторами излучения накачки и гармлники от оптимального и, соответственно, снижению эффективности преобразования. В связи с

ЮЗ ■

1Э'

№ Щ Вт/сгЯ

I / •

I / *т

• ! / ( / »

/

/ / .

о ( г з 4 6 6 Р. Торр

этим возникает задача детального исследования ограничивающих эффектов , имеющих место при генерации третьей гармоники (1ТГ) и на основе эгого создания высокоэффективных источников когерентного ВУФ излучения большой мощности с использованием газообразных сред, • ■

Изучение преобразования частоты в газах начинается с исследования ГТГ ультрафиолетового пикосекуидного излучения в ксеноне и в его смесях с другими газами. Использовался УАО:Мс1 лазер.

После преобразования в кристаллах в третью гармонику излучение (X = 354,7 нм, I = 35 пс, АХ = 0,03 нм, Е - 5 мДж, у= 1 Гц ) фокусировалось в кговезу с газами, (в которой осуществлялась ГТГ (/, -- 118,2 им)). Приводится описание методики измерения параметров излучения накачки и гармоники. Отмечена возможность использования пироэлектрических приемников в качестве регистраторов ВУФ излучения. Обращено внимание на важную роль принудительного перемешивания смеси газов для эффективного преобразования и получения стабильных энергет нческих параметров генерируемого излучения.

. Максимально полученные значения эффективности преобразования (г|) составили 8,4 х КГ1 в чистом ксеноне н 3,1 х 10°' и смеси аргон-ксенон при соотношении давлений Рд, : 1'х< =11, давление ксенона !Уе = 9 торр и плотности мощности 2,3 х Ю12 Вт/см2.

Было показано , что основным ограничивающим фактором, препятствующим росту преобразования, здесь выступает эффект Керра. Влияние эффекта Керра сказывается как на зависимости ч (\У) , что наблюдается как отклонение этой зависимости от квадратичной (при \\' > 1011 Вт/см1 ), так и на зависимости т) (Р) (с ростом интенсивности излучения накачки происходит, сдвиг максимума этой зависимости в сторону меньших давлений; см. рис.).

- Далее для сравнения и анализа ограничительных механизмов преобразования частоты импульсов излучения различной длительности лсс.чгдовалась ГТГ высокоэнергетнчиого. наносекундного излучения в газах с использованием мошной наносекундной установки.

Лазерная ширЪкоапертурная установка состояла из генератора на УАС:КЧ!, семи каскадов усиления на силикатном неодимовом стекле, систем пространственной фильтрации, аподнзацни и трансляции изображения. Излучение преобразовывалось в широкоапертурных кристаллах Ы5Р ( 50 х 50 х 40 мм) в третью гармонику (ТГ) с эффективностью больше .50%. В результате, в качестве накачки при ГГГ наносекундного излучения в газах использовалось излучение со следующими параметрами : V = 1/480 Гц, Е = 12 Дж, I = 25 не,'X = 354,7 нм. Данное излучение фокусировалось, в кювету с газами, присоединенную к вакуумному призмешюму монохроматору.

Зависимость между энергиями излучения 1Г и накачки имела характер, близкий •к кубической. При превышении пороговых условий (р > 20 торр, = 8x10" Вт/см2) наблюдался оптический пробой. С целью повышения эффективности преобразования иследовалась 1ТГ в смеси Аг-Хе, Максимальная эффективность процесса 'преобразования излучения с длиной волны X = 354,7 нм в излучение с длиной волны X = И 8,2 нм с учетом поглощения п оптических элементах составила 3 х 10"4 .

Таким образом, оспошыми механизмами, мраннчнвакжшми' эффективность генерации третьей гармоники преобразованного никосекуидного и наносекундного

1 г

излучения лазеров на YAG:Nd в газах являются соответственно эффект Керра и оптический пробой.

Стедутотшш параграф главы посвящен «следованию ГТГ в газовых средах с положительной дисперсией (Ak = kj - Зк| > 0, к| п кз - волновые вектора волн накачки и гармйники). Раисе известно, что эффективная генерация при фокусировке в центр нелинейной газообразной среды возможна лишь в средах с отрицательной дисперсией. В данной главе на примере процесса преобразования длины волны лазерного излучения 35! - 117,2 им в инертных газах Кг и Хе впервые обоснована и экспериментально показана возможность генерация оптических гармоник а средах с положительной дисперсией (ПД).

Главным условие!.! ГТГ в средах с ПД является возможность изменять с помощью эффекта Керрз разность показателей преломления среды на волнах накачки и гармонию. Поэтому г „с; создан источник УФ излуче^н, интенсивность которого была достаточной для изменения оптических характеристик среды.

Эксперименты но исследованию ГТГ в средах с ПД проводились на ликосекундпой лазерной установке, в качестве Гистхных элемента которой было использовано фосфатов неоднмовое стекло. Это была сьязано с тем, что в проводимых экспериментах требовался источник, девятая Гармоника которого попадала в область положительной дисперсии газов. Если для криптона в область ПД попадает излучение девятой гармоники как лазера на YAG: Nti (л. - ¡18,2 им) , так и лазера на неодимотюм фосфатном стекле ГЛС-22 (?. = 117,2 им) , то ксенон обладает ПД лишь во втором случае.

Преобразованное в кристаллах KDP излучение ТГ лазера на фосфатном стекле (к - 351,6 нм, t ~ 8 пс, Е = 1,5 мДж, W = 8,2 х 10,; Вт/см2) фокусировалось в кювету с газами, соединенную с мснохроматором ВМР-2.

Зависимость эффективности преобразования в ТГ в Кг от плотности мощности имела вид г) - V4. Аналогичная степенная зависимость (Т1~Р4) наблюдалась и при изменении давления (Р) нелинейного газа. Максимальная эффгктквао-ль преобразования в ТГ составила 4 х 10'8 при плотности мощности 8,2 * 10'2 Вт/см2.

Таким образом, в средах с положительной дисперсией вэзмох:ыа фазово согласованная генерация гармоник сфокусированного излучения . Данный процесс обусловлен влиянием эффекта Керра на фазовые соотношения между волнами накачки

и гармоники. При больших плотностях мощности излучения накачки в-средах с ПД создаются условия, обусловленные эффектом Керра, позволяющие осуществлять перекачку энергии излучения в ТГ. Использование оппсанного принципа оптимизации процесса ГТГ позволяет осуществлять генерацию когерентного излучения практически во всем ВУФ диапазоне.

Далее, изложены результант исследовании, связанных с (1) оптимизацией процесса преобразования излучения в ВУФ диапазон путем плавной перестройки генерируемого излучения в диапазонах 113,5 - 117,0 и 117,6 - ¡19,2 им; (2) исследованием конкурирующих при этом процессов, способствующих повышению или сиижетио уровня генерируемого сигнала; (3) созданием на этой основе эффективного источника плавного перестраиваемого пнкосекундного ВУФ излучения.

Лазер на неоднмовом фосфатном стекле, использовавшийся в экспериментах, был аналогичен лазеру, использовавшемуся а предыдущем разделе. Излучение па длине волны 1054,8 им преобразовывалось но вторую гармонику и направлялось в ПГС, работающий по дйухкрксталлыюй схеме. Полученное инфракрасное излучение перестраивалось в диапазоне &80 - 1200 им. Далее параметрическая волна смешивалась с излучением второй гармоники а кристалле КОР, в результате чего генерировалось плавно перестраиваемое УФ излучение. В качестве нелинейной среды использовался Хе, обладающий отрицательной дисперсией в диапазонах 113,5-117,0 и 117,6-! 19,; :;м. Длина полны ТГ плавно перестраиваемого излучения накачки попадает а- эти диапазоны, что позволяет осуществить эффективную ГТГ.

Было показано, что црн перестройке длины волны генерируемого излучения максимум преобразования смещается для более длинных воли в сторону меньших давлений. Так, если для Х= 118,0 им оптимальное давление, при котором наблюдается максимум преобразования Р„,п «12 торр, то для >.=119,0 им Роит = 3 торр. Это связано с тем, что при приближении к переходу 5р6 '¡Зо - 5а [1 х!г f фазовая расстройка па один атом возрастает и для достижения оптимальней фазовой рчссгойгси требуется меньшее число частиц нелинейной среды.

Наиболее эффективно в диапазонах 113,5-117,0 и 117,6-1! 9,2 нм процесс ГТГ идет «а длине волны X = -И 8,6 нм (ч = 4 х НУ", Р„„ » 10 торр; с?л. рис.). Зависимость эффективности преобразовали« от плотности мощности получения имела квадратичный характер.

113 114 11В

11В 117

Л, НМ

119 120

С целью дальнейшего повышения эффективности преобразования была исследована генерация ВУФ излучения (К - 118,6 им) в смесях газон. Максимальная эффективность преобразования, полученная и эксперименте, составила 2,5 х 10'5. Мощность генерируемого излучения составила 300 Вт или 10' фот/имп. Такой плотности мощности когерентного излучения достаточно для различных спектроскопических исследований. Область перестройки составила 2600 см"1.

В Главе 5 изложены результаты исследования оптических и нелинейно-оптических характеристик низкотемпературной плазмы в поле мощного лазерного излучения.

Исследование оптических характеристик плазмы, возникающей в результате воздействия излучения описанного в Главе 2 лазера на различные мишени, ставило своей задачей изучение механизмов взаимодействия импульсов различной длительности с плазмой с целью последующего исследования генерации высших гармоник излучения в последней. Диапазон использовавшихся при этом длительностей импульсов перекрывал 4 порядка (3 пс, 300 пс, 30 не). Эксперименты с плазмой, проведенные в многофункциональной вакуумной камере, обеспечивавшей регистрацию временных, спектральных и энергетических параметров лазерной плазмы в широком спектральном диапазоне (от 1 до 400 нм), позволили сделать ряд выводов относительно динамики поведения последней.

. С укорочением длительности возбуждаемых иааульсон наблюдается заметное перераспределение свечения плазмы п диапазоне 30-300 им. Так в иссчедочянном спектре свечения плазмы, иницпированноП напосекундными импульсами , 70*4 энергии приходится на диапазон 200-300 им, в то тремя как на область спектра 50-100 им приходится 5%. В противоположность этому спектр плазмы, инициированной никосекундными импульсами (1=3 не) равномерно распределен в диапазоне 30-300 им. Спектр свеченич плазмы имел непрерывный характер. Использование и качестве греющего излучения импульсов дпит<яыгосшо 300 г.-е дало промежуточное значение спектра свечения плазмы между двумя выше описанными .

Такой вид наблюдаемых спсктрои связан с тем, что импульс длительностью 3 не взаимодействует с поверхностью металла, электронная плотность которого лс ~ 1022 см"3 . Известно, что в этом-случае образуется плотная, горячая неравновесная плазма, электронное распределение в которой не является максвелловским. 15 этой плазме присутствуют нодтеппоаые горячие электроны, которые и определяют вид коротковолновой части спектра для Х<!00 им. В противоположность этому, для более длинных импульсов (300 не и 30 не), закон нарастания интенсивности которых близок к гауссовому, к моменту достижения ими пикового значения.плазма уже образуется. Таким образом, излучение максимальной интенсивности взаимодействует уже не с металлом, а с плазменным облаком, электронная'плотность которого пе ~ 1018 - .10:о см"5 , что существенно меньше, чем у металла. Поскольку в данной области интенсивностей доминирующим механизмом передачи энергии от лазерного излучения к плазме является обратное, тормозное поглощение (нелинейные эффекты еще пе играют существенной роли), то дифференциальная (отнесённая к единице обьёма) скорость поглощения будет меньше, а, следовательно, и температура плазмы будет меньше. Более того, для длинных импульсов плазма успевает термалнзоваться и, следовательно, вклад "горячих" электронов в спектр излучения также будет подавлен. В этом случае спектр свечения будет близок к планковскому. Данные результаты хорошо коррелируют с экспериментами по исследованию характеристик плазмы, возбуждаемой пикосекувдными импульсами с малым контрастом. Наличие нредимпульса, создающего плазму до прихода основного импульса, также приводит к более низким температурам плазмы, чем в случае одиночною пикосскундиого импульса с высоким контрастом.

Для абсолютных измерений изменяющихся во времени температу ры, мощности и спектрального состава излучения лазерной плазмы в мягкой рентентоьской области использовались вакуумные фотодиоды с различными металлическими фильтрами. Приведенные оценки мощности излучения лазерной плазмы' в диапазоне длин воли 1 им - 50 нм дали величину Ю'° - И)'2 Вт/см2 (для I 3 тгс, V/ = 2 х 10" Б г/см1) н 105 -101 Вт/см2 (для 1-300 не, V/ = 8 х 1014 Вт/см3).

Следующий параграф главы посвящен анализу нелинейно - оптических свойств лазерной плазмы на примере генерации гармоник зондирующего излучения. С этой целыо были проведены две серии экспериментов с лазерной плазмой атмосферы и приповерхностной плазмой в вакууме, отличающиеся характером и геометрией воздействия греющего излучения.

Следует отметить различие в технических решениях, примененных в ранее проведенных работах и в описываемых экспериментах по оптимизации задержки между греющим и зондирующим пучками . Если в предыдущих исследованиях задержка достигалась с использованием независимых наносекундного и пнкосекундного лазеров, синхронизированных друг относительно друга с высокой степенью точности ( 2 не), то в данном случае в специально сформированном для этих целей «длинном» (~ 200 не) цуге зондирующих. пихосехувдных импульсов всегда находились импульсы, для которых реализовывались условия "оптимальной" ( с точки зрения нелинейно-оптических процессов) плазмы, когда процесс генерации той или иной гармоники протекал с наибольшей эффективностью. Таким образом, подбор задержки между греющим и зондирующим цугами осуществлялся как бы автоматически.

Среднее время задержки между греющим и генерируемым излучение.« составило ~ 100 не. Ныли исследованы влияние геометрических параметров плазмы, относительных эиерговкдадов треющего и зондирующего цугов импульсов, а также плотности плазмы на эффективность преобразования в различные порядки гармоник. При этом наблюдалось совпадение появления на спектрограммах линий возбужденных газов с существенным увеличением эффективности преобразования в третью, пятую а также вторую гармоники в плазме атмосферы. При оценке условий фазового синхронизма учитывалась неоднородность плазмы »пределах зоны фокусировки. ,

1СР

10';

ю-1. !

I-

р- \ •

ю' <• ; |

< ; 1 I

юв' ; I

: ■ : ; ■ ) ! I

' ■ ■ ' I

10)0 - - . -..... ...... I.......-..... - .....- .....-1 - - •

1 2 3 4 5 е 7 8 О 10 М 12 13 порядок гармоники

1054 351 211 151 117 96 81 7им

Максимальная эффективность достигнута при преобразовании инфракрасною нзл)гчения в третью гармонику (1 = 351 им, г\ ~ 10'3). Были исследованы условия генерации нечетных гармоник вплоть до одиннадцатой (Х-96 им; см. рис.: темные полосы - генерация гармоник в плазме атмосферы, светлые полосы - генерация гармоник в приповерхностной плазме в вакуумной камере). Отметим два обстоятельства. Во-первых, существенная роль степени возбуждения приповерхностной плазмы на нелинейно-оптические процессы, протекающие в неП, была особенно заметна при генерации высших гармоник (девятой, одиннадцатой). Во-вторых, важную роль в описываемых экспериментах играла модификация поверхности мишени под действием интенсивного греющего излучения.

Таким образом, использование длинных цугов импульсов пикосекундиой длительности в двухпучковой схеме взаимодействия импульсов с плазмой ведет к созданию условий синхронной генерации высших гармоник лазерного излучения. Оптимальная задержка между началами цугов возбуждающих и генерируемых импульсов определяется порядком гармоники и условиями фазового согласования.

Глава 6 посвящена исследованию генерации третьей гармоники лазерного излучения в ионных пучках галлия.

Ионные ерйды до последнего момента оставались .экзотическим объектом с точки зрения их нелинейно-оптических свойств. Сравнительно незначительное количество работ, выполненных в этой области, объясняется трудностями экспериментального характера, связанными с созданием однородных и плотных сгустков ионов с требуемыми оптическими характеристиками. Для этих целей рапсе использовались методы резонансной ионизации нейтральных атомов с последующим преобразованием в них лазерного излучения, а также развитые в последнее время методы ионизации на поверхности с последующим зондированием образовавшегося сгустка ионов. Как первый, так и второй методы обладают рядом недостатков. Так, при резонансной ионизации концентрация ионов оказывается сравнительно малой, а при ионизации атомов на поверхности в попе сильной .световой волны создаются ионы с широким разбросам параметров как по степени ионизации, так и по степени возбуждения.

Свободной от отмеченных выше недостатков является предложенная и реализованная методика использования жидкометаллическнх источников ионов (ЖМИИ), позволившая проводить эксперименты по изучению нелинейно-оптических характеристик специально сформированных пучков ионов со сторого заданными параметрами степени ионизации и возбуждения, контролируемыми с помощью масс-сиектрометрических и спектральных методов. В связи с этим была поставлена задача исследования процессов преобразования частоты лазерного излучения в ЖМИИ иа примере генерации третьей гармоники в ночных пучках галлия.

Для анализа процесса ГТГ излучения нсодимового лазера в Gall были рассчитаны нелинейные восприимчивости третьего порядка, ответственные за ГТГ (X(3) (Зю)), а также за самовоздействне основного излучения (х к (<■>)) и за воздействие основного излучения на фазу генерируемой волны ( х<3'к (Зм.со)).

В экспериментах использовалось излучение пикосекундного лазера на неодимовом фосфатном стекле с энергией импульса 15 мДж, длительностью 8 пс, длиной волны X = 1054 нм, Излучение фокусировалось в вакуумную камеру с ЖМИИ галлия. При работе ЖМИИ вблизи острия иглы наблюдалось фиолетовое свечение, связанное с появлением возбужденных ионов галлия. Согласно масс-спектрометрическому анализу ионов пучка однократно заряженные ионы составляли ~ 97 % (остаток - двукратно заряженные ионы и кластеры). Давление в камере составляло

2 х 10"6 торр. Процесс преобразования частоты излучения осуществлялся » зоне пересечения сфокусированного лазерного пучка и ионного пучка, распространяющихся перпендикулярно друг другу'. ,1а расстоянии 1 мм от зоны испускания ионов. Преобразованное излучение направлялось а спектрограф с последующей фотографической и фотоэлектронной регистрацией.

Комплекс проведенных иследованмн (анализ характеристик преобразованного излучения от параметров излучения накачки (плотность мощности менялась до V/ = 4 х Ю0 Вт(смг) и среды (плотность и величина ионного токе.)) позволяет сделать следующие выводы.

Зависимость энергии третьей гармоники (А. 351 им) от величины тока имела линейный характер, сопровождавшийся (при превышении > 2 х 1013 Вт/см3 и I > 40 мкА) оптическим пробоем среды. Согласно проведенным оценкам иогпзация ионов Оа II должна происходить при интснспсностях XV > 1014 Вт/см2, оа сни'.кение этой величины, по-видимому, ответственней тог факт, что часть ионов находилась в возбужденном состоянии. -

Наряду с третьей гармоникой (X - 351 им) в спектре генерируемого излучения наблюдалась и вторая гармоника (?» - 527 нм) излучения накачки. Генерация четной гармоники в центросимметрнчной среде возможна в случае нарушения изотропности ее оптических свойств. Такое возбуждение может быть внесено собственным полс'м в пучке. Оценка эффективности преобразования излучения во вторую гармонику з ионых пучках галлия показала, что она па 2 - 3 порядка (в зависимости от условий эксперимента) ниже по сравнению с преобразованием в третью гармонику.

В случае оптического пробоя топкого пучка основная часть спектра лазерной плазмы приходилась на участки 330 - 4К0 им и 220 - 260 им. Эффекглвность генерации гармоник при этом резко аадша. Условия фазового соглзсовсап« а это-.л случае нарушались и процесс прообразовали» частоты смешался от условий синхронной перекачки энергии от излучения накачки а излучение гармоник.

При концентрации иокоп 10'" см-3 эффе.млвность ГГГ з пучках ионов галлия составила 10'\ Из анализа процесса ГГГ на основе рассчитанных значений нелинейных воспрнимчивостен следует, что при стоя», ¡стих кониечтр.-цлях иокоп галлия эффективность преобразован»'! <5ки. нй несколько норлдкол тг.ге. Увеличение

Эффективности нелинейного чягат чч мгсюю с^тгелчп, тем, что ч.^;ть И0):0Г>

галлия находится в возбужденном состоянии. Согласно првведенным расчетам нелинейных восприимчивостей попов Он II, находящихся в различных возбужденных состояниях, нелинейности возбужденных ионов па несколько порядков превышают нелинейности невозбужденных поноп.

Из анализа экспериментальных и расчетных результатов было показано, что присутствие небольшой доли возбужденных частиц н пучке (2-3 %) может повысить величину нелинейности (•/ (3) (Зсо)), приходяниоюся на один атом, от !0'36 до Ю"30 ед. СГСЭ. Величина нелинейности существенным образом зависит от вида функции распределения населенности возбужденных состояний, то есть определяется механизмами возбуждения и релаксации ионной среды. Оцененное на основе экспериментальных данных значение нелинейной восприимчивости ионов галлия, ответственной за ПТ, составило 10'29 -1030 ед. СГСЭ.

Наличие возбужденного компонента в ионных пучках позволяет значительно снижать величины интенсивности основного излучения и плотности нелинейной среды, при которых эффективность преобразования становится существенной. При достижении оптимальных условий эффективность преобразования может как увеличиваться, так и уменьшаться с ростом возбуждения ионной среды. Последнее определяется соотношением темпов изменения .нелинейных восприимчивостей, ответственных за процесс преобразования, керровских нелинейных восприимчивостей, линейных восприимчивостей и вероятности многофотонной ионизации.

В Главе 7 изложены результаты исследований преобразования частоты лазерного излучения пикоеекундной длительности в кристаллах.

В первом параграфе исследовалась плавная перестройка частоты излучения пикосекупдного лазера иа иеодимовом стекле в УФ диапазоне. Высокие интенсивности излучения плавно перестраиваемых ПГС в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне, полученные к настоящему времени с использованием излучения мощных гиирокоапертурных лазеров на иеодимовом стекле, позволяют эффективно преобразовывать его в УФ диапазон . Использование преимуществ каскадной генерации гармоник в сочетании с широким диапазоном перестройки ПГС позволило создать с помощью суммирования частот ПГС и второй гармоники источники мощного плавно перестраиваемо!» тшкосеьушшого УФ излучения.

Излучение пикосехуидного лазера (Я. = 1054,8 им, &Х 0,3 им , 1 - 8 пс, Е ■= 80 мДж, V = 0,2 Гц) преобразовывалось последовательно во вторую гармонику, параметрические волны п ПК диапазоне , которые затем смешивались со второй гармоникой в кристаллах КОР, в результате чего генерировалось плавно перестраиваемое УФ излучение.

Эффективность преобразования во вторую гармонику достигала насыщения 44 %) при ~ Ю10 Вт/ем2 . Излучение второй гармоники отфильтровывалось от ПК излучения и возбуждало суперлюмннесцептный ПГС, состоящий из двух нелинейных кристаллов, вырезанных под II тин взаимодействия (е-ое). I! качестве последних использовались кристаллы КОР (кристалл-генератор размерами 20 х 20 х 40 м,м и кристалл-усилитель размерами 20 х 20 х 60 мм).

Генерация и усиление параметрических волн в д»ухкр>кталлыи>й схеме осуществлялась в параллельных пучках. Расстояние между кристаллами подбиралось с учетом усиления параметрических воли, удовлетворяющих оптимальному смешению с излучением второй гармоники и составляло 70 см. Диапазон перестройки составил 8701220 им. Расходимость излучения ПГС была 3 мрад. Максимальная эффективность . составила 30% при плотности мощности 1,4 а 10"' Вт/см2 и была ограничена дисперсией групповых скоростей.

Перестраиваемое в ИК диапазоне излучение смешивалось с излучением второй гармоники и кристалле-смеси геле КОР (20 х 20 х 20 мм), вырезанном под синхронизм II типа. Диапазон перестройки генерируемого УФ изучения составил при этом 338 -366 им (см. рис.). *

Отметим влияние спектральной ширины инкосскундчого параметрического излучения на процесс эффективного смешения со второй гармоникой. Спектральная ширина синхронизма при суммировании волн в кристалле-смесителе КОР в этом диапазоне составляет 0,4 им, в то время как спектральная пшр:па параметрических волн была 2 им. Сужение спектральной ширины параметрических волн при увеличении расстояния между кристаллам» а ПГС приводит а то же гремя к снижений) эффективности преобразовано» в перестраиваемое ИК излучение. 1 акни., образом, оптомнзишя. процесса rcHcpain.ii! • чгр.сстранзаампго Уч> излучения заключалось в нахождении оптимального «хгтг.яеиш« нежду шириной спектра пересгранеасмого ИК излучения и его гпт'дпчтносты.у

Анализ процесса

проведен с учетом последующего преобразования частоты генерируемого

излучения в бплсе

коротковолновый диапазон. Приводится. сравнение

режимов генерации

перестраиваемого ИК

ззя не 345 350 355 360 зе5 370 излучения и суммирования \,ьм волн в УФ области спектра с

использованием сфокусированных и параллельных пучков и делается вывод о предпочтительности последнего режима для задач ступенчатой конверсии частоты в ВУФ диапазон.

Выходная энергия иикосекуидиых УФ импульсов вблизи вырожденного режима генерации Г!ГС составила 6 мДж при ширине спектра 0,3 им и расходимости 1 мрад.

В следующем параграфе рассмотрено влияние групповой расстройки взаимодействующих пнкосекундных импульсов на нелинейно-оптические процессы преобразования частоты и компрессии лазерного излучения п кристаллах.

Серьезной проблемой , ограничивающей рост эффективности удвоения частоты импульсов длительностью от долен до единиц иикосекунд, является влияние дисперсии групповых скоростей кзанмодействукшщх импульсов в нелинейном кристалле. Так, при использовании импульсов длительностью 2 гте, дисперсия групповых скоростей в кристалле КОР I) типа между обыкновенной (о) и необыкновенной (е) волнами основного излучения и второй гармоникой приводит к разделению их а пространстве при происхождении ими менее ! см внутри кристалла.

Предложенный в последнее время метод задержки е-волны относительно о-вопньг основного излучения при попадании в кристалл-уявоитеаь КОР II типа позволил увеличить предельную энергетическую эффективность преобразования, а также существенно сжимать преобразованные импульсы, что вдет к значительному росту эфективности преобразования по мощности .

В экспериментах использовался никосскунднмй лазер па неодпмовом фосфатном стекле с отрицательной обратной связью и нижекциеП спектрально ограниченных импульсов в генератор-усилитель . Линейно поляризованное излучение (4,8 пс) проходило через четвертьволновую пластину и разделялось призмой из КНР на . дна пучка с ортогональными поляризациями. Далее эти пучки совмещались и кристалле КОР (20 х 20 х 40 мм , ое-е взаимодействие). Преобразованное излучение поступало в автохоррелягор для измерения длительности методом пекопттеартП генерации второй гармоники. В схеме была предусмотрена возможность плавной задержки е-волнц относительно о-волвы. Поскольку групповая скорость с-волмы превышает групповую скорость о-волны в кристалле КПР ( X = 1054 мкм ), то задержка о-аолны относительно е-волны приводила лишь к быстрому снижению эффективности преобразования в связи с тем, что водны не перекрывались в кристалле-смесителе. Обратная ситуация приводила к компрессии преобразованного излучения.

Показано, что для данной длительности преобразуемых импульсов (4,8 пс) существует оптимальная задержка между ортогональными по поляризации импульсами. Дальнейший рост задержки приводил к ситуации, когда е-волна не успевала "догнать" о-волну в пределах использованного кристалла. Важным здесь является условие пересечения внутри кристатта максимальных значений интенсивности во временном распределении импульсов дня эффективной компрессии. В кристалле реализовывался режим «длительного» взаимодействия ортогональных по поляризации компонент поля. Дтительность импульса второй гармоники изменялась от "4,8 пс для случая совпадеинг-о- и е-полн на входе в кристалл-удвоитель до 2,2 пс при оптической разности хода лучей А).=0,9 мм. ^

Приводятся результаты исследования влияния интенсивности преобразуемого излучения на процессы конверсии для различных задержек между е- и о-волнами. С ростом задержки энергетическая эффективность преобразования возрастала с 33 до 50 . % (см.рис.) при соответствующей компрессии излучения второй гармоники с 4,8 до 2 пс. Измеренный контраст ( отношение оперши импульса к энергии фона) после преобразования изменялся от 10" : 1 до 5 х 105: 1. Отмечены физические факторы (в частности, наведенная фазовая, самомодуляция импульса), препятствующие

дальнейшему росту эффективности преобразования при компрессии импульсов.

В Приложении изложены результаты исследования предложенною метода регистрации когерентного никосекундною ВУФ излучения с помощью пироэлектрических приемников.

Приводятся результаты, исследования наведенного двулучеиреломления в активных элементах усилителен, ограничивающего эффективность преобразоглния частоты в нелинейно-оптических процессах. Предложен и реализован метод компенсации наведенного двулучеиреломления.

В Заключении изложены основные выводы проведенных исследований.

Основные результаты исследования рассмотренных нелинейно - оптических процессов представлены в таблице.

ДГ i Xх", им Xх", им Среда Процесс '/

1054 527 K.DP то-ки—>2а> 5-10"'

1 э 1054 527 Gall о>+ю->2со 10"ш

! .1 1054 527 плазма 3-Ю'8

j 4 1054 351 KDP Ю+ЬНС0->3(0 5-Ю'1

5 1054 351 Ga И оэ+oj-fш->3<0 10"'

6 1054 351 плазма (0+©+(0~>Зю 10'J

7 1054 211 плазма ы Ki)+oi+ot+m->5(o

8 1054 151 ' Плазма то но+<!>+о>+ит«йНо->7(й 2-10°

9 1210-870, 527 338-366 KDP (<>+и->2»; 2щ->а>с"ге+юх"гс; от"гс+2<1>-><)))ф 1,5-10"*

10 1054 117 шшма оуко+ю+ю+ожа-кй +ю+со->9<д TTo*

И 354,7 118,2 Хс:Аг Иуф+^ф+Юуф-ЛИвуф З-Ю"3

12 351 117,2 Кг со^-кауф+тоуф—>о>8;ф 4-10'*

13 340-358 113.5-117; 117.6-119,2 Хе:Аг (Оуф+0.>уф+0)уф->(0»уф 2,5-10"5]

С 1054 96 плазма са+ом (и+аи И-КО-КО+ ©+&Т+С0+0)—»11 со • Ю'8

Основные нынодм

В дисссртационноЛ работе проведен цикл исследований генерации никосекуидного излучения в УФ н ПУФ диапазонах в газовых, криезагшчеекчх , ионных и плазменных средах. Более детально основные результаты конкретшрукп-ся следующим образом:

I. Основным фактором , ограничивающим эффективности преобразования пмкосекундных импульсов в ВУФ диапазон в газах, яп.чаетсл эффект Керра. Проведено детальное исследование влияния эффекта Керра на эффективность преобразована,' а ВУФ диапазон как в чистых газах, гак и в смесях газов. Выбор оптимальных условия позволил получить эффективность процесса преобразования э девятую гармонику излучения лазера на УАС.ЬЫ 0,30%. И результате сравнительного исследования ГТГ импульсами шко- и наносскушшоП длительности показано, что лнкосекушшыа импульсы накачки предпочтительнее с точки зрения протекания нелинейно-оптических процессов. Это обусловлено тем, что оптический пробой, препятствующий преобразованию при использовании ианосекундных импульсов, достигается при меньших плотностях мощности, чем эффекты, обусловленные ксрровскими нелинейностями, ограничивающие преобразование пнкосекуидных импульсов.

2. Впервые на примере процесса преобразования .351,6 - 117,2 нм в криптоне и ксеноне экспериментально показана возможность генерации оптических гармоник я средах с положительной дисперсией. Реализация условий синхронной генерации нечетных гармоник излучения (режим жесткой фокусировки)- в газообразных изотропных средах с положительной дисперсией обусловлена эффектом Керра. Исследовано плзвно перестраиваемое в диапазонах 113,5 - 117,0 км и 117,6 - 119,2 нм (области отрицательной дисперсии ксенона) когерентное пи'касекундное излучение.. Мощность генерируемого излучения составила 300 Вт или !010 фот/пмл.

3. Проведенные исследования впервые показали возможность использования ионных пучков в качестве нелинейных сред для процессов преобразования частоты лазерного излучения. Нелинейная восприимчивость ионных сред возрастает в 105 - !07 раз с ростом возбуждения среды. Это обусловлено созданием условий "квазирсзоиаиса" между частотой излучения и уровнями возбужденных ионов. Последнее^ ведет к резонанслому росту эффективности-преобразования частоты.

А. Наличие возбужденного-компонента в ионных пучках позволяет значительно снижать величины интенсивности основного излучения и плотности нелинейной

среды, при которых эффективность преобразования становится существенной. При достижении оптимальных условий эффективность преобразования может как увеличиваться, так н уменьшаться с ростом возбуждения среды. Последнее определяется соотношением темпов изменения нелинейных посириимчнвостей, ответственных за процесс преобразования, керровскнх нелинейных восприимчиво пей, линейных воспринмчивостей и вероятности многофотоиной ионизации,

5. Разработан мощный пикоеекундный лазер иа фосфатном неоднмовом стекле (мощность сфокусированного излучения 1016 Вт/смг ). Лазер состоит из генератора с отрицательной обратной связью, генератора - усилителя с коэффициентом усиления 10s, многокаскадной системы усиления в широкоапертурных усилителях с использованием техники усиления чнрпированных импульсов с последующей компрессией. -

6. Исследованы физические особенности воздействия лазерного излучения различной длительности на плазму. Проведенные исследования лазерной плазмы в ВУФ и рентгеновском диапазонах в ноле мощного лазерного излучения выявили смещение максимума спектрального распределения свечения плазмы в коротковолновую область с уменьшением длительности возбуждающего лазерного импульса. Определены пороговые значения интенсивности лазерного излучения для

получения рентгеновских квантов определенной энергии, образованных в результате *

воздействия иа мишень излучения различной длительности.

7. Исследована генерация нечетных гармоник (вплоть до одиннадцатой, X' ~ 96 .им) излучения неодимового лазера в плазме атмосферы и поверхностной плазме в вакууме. Максимальная эффективность преобразования получена в случае генерации третьей гармоники (rç=10J). Предложен и реализован метод возбуждения и нелннейно-онтической диагностики низкотемперату рной плазмы с использованием протяженного нута ннкоссхушшых импульсов от одного лазера. Показано, что режим оптимальной '"нелинейной" плазмы при использовании длинных цугов импульсов пикосекуидиой длительности реализуется в двухпучковой схеме взаимодействия импульсов автоматически. При этом задержка между началами цугов возбуждающих и генерируемых импульсов определяется порядком гармоники и условиями, фазового ■ согласования.

8. Исследованы процессы параметрической генерации и суммирования волн второй гармоники излучения лазера на неоднмовом стекле и ПГС в УФ облаете.

Проведено сравнение режимов работы одно- а днухкристалльных 11ГС для случаев нелинейного параметрического преобразования и смешения в сфокусированных и параллельных пучках. Наиболее оптимальным режимом параметрической генерации света и смешения частот а УФ области с точки зрения дальнейшего преобразования частоты пихосекушшого излучения в ПУФ диапазон является двухкрнсталльная схема ПГС H генерация параметрических волн в параллельных пучках. Реализован режим генерации пикосекуидного излучения » диапазоне 338 - 366 нм. Определены режимы и оптимальные соотношения между шириной спектра импульсов перестраиваемого излучения и его интенсивностью с точки зрения дальнейшего преобразования в ВУФ диапазон. Выходная энергия УФ импульсов вблизи вырожденного режима Г1ГС составила 6 мДж.

9. Использование предложенного метода компенсации термически наведенного двулучепреломления в активных элементах лазеров позволило уменьшить степень деполяризации излучения н повысить эффективность генерации второй гармоники в кристаллах.

10. Исследована временная компрессия пикосекундных импульсов в нелинейно -оптических процессах генерации второй гармоники в кристаллах KDP. Получены компрессия (в 2,4 раза) импульсов и увеличение эффективности преобразования (с 33 до 50%) при оптимальных задержках между е- и о-волнамн. Таким образом, продемонстрированы увеличение конверсии излучения и компрессия импульсов , обусловленные созданием условий "длительною" (до сравнению с обычным случаем)

перекрывания е- и о-аодн в кристалле.

»

Основные результаты диссертации изложены в следующих пу&шкацнн*:

1. Ganeev R.A., Gorbushin V.V., Kulagiii I.A., Usmanov T. Optical harmonic generation in media with positive dispersion. - Applied Physics B, 1986, v. B41,p. 69-71 .

2. Ametov S.D.. Ganeev R.A., Gatiik'ianov P.S., Kanin D.O., Redkorechev V.l., üsnienov T. Efficient amplification ci' the stóbíe picosecond pulses nidified from an N.irglass oscillator with negative fetóbac!;. - Optics. Communications, 1993, v.96,N ¡-3, p.75-7?.

3. Ganeev R.A., Ganikhanov F öexelik I.Ö., Dckhin A.A., Kt'nia D.O., Usmanov T., Zinoviev A. V.. Laser pulse liutatioa :r>caswement4 in the range of 0.2 tn 50 picosecond -Optics Commua/cefions, I? A v 114, ¡>.<!3?-W.

4. Oaneev К.Л., Kulngin 1.Л., Begishev 1.А., Retlkorecbev V.I., Usmanov T. Optical harmonics generation in crystalline , gaseous, ionic anJ plasma media. - Nonlinear Optics, 1996, v. 18, N2, p. 109-130.

5. Ganeev R.A., Gauikhanov I'.S., Redkorechev VJ„ Usmanov T. Investigation of parameters of high-power picosecond feedback controlled CPA Ndiglass laser With injection seeding . - Optical and Quantum Electronics , 1996, v. 28, N 12, p. 1747 - 1757.

6. Ganeev R.A., Redkorechev V.I., Usntanov T. Optical harmonics generation in low-tcmperamre laser produced plasma. - Optics Communications, 1997, v. 135, p. 251 -256.

7. Ganeev R.A., Kulagin ¡.A., Begishcv I.A., Husninov I.A., Redkorechev V.I., Usmanov T., Zinoviev A.V. Optica! properties of laser plasma produced by pulses of different duration - Optical and Quantum Electronics , 1997, v. 29, N4, p. 507 - 513.

8. Ganeev R.A., Usmanov T. Influence of predelay between the interacted picosecond pulses in nonlinear - optical processes of frequency conversion - Applied Physics B, 1997, v. Rf>5, p,41 -43.

9. Гапеев P.A., Гуламов A.A., Ибрагимов Э.А., Редкоречев В.И., Усманов Т. Эффективная генерация второй и третьей гармоники в гипергауссовых пучках лазерного излучения. - Письма в ЖТФ, 1980, т.б, N 16, с.972-975.

10. Арнфжанов С.Б., Гаиеев P.A., Гуламов А.А., Редкоречев 11.И,, Усманов Т. Фор.-.н.'рошшне ¡¡учк» .высокого оптического качества на .многокаскадном неодимивом лазере. - Квантовая плсмропнка, 1981, т.8, N6, с, 1246-1252.

11. Лриф'^мнш С., Гаиеев Р.А. Хушмов А.А., Ибрагимов Э.А., Редкоречев В.И., Усманов Т. Генерация гармоник излучения многокаскадного неодимового лазера. -Шеесшя All СССР,серия физическая, 1981,T.45,N 8, с.1389-1397.

12. Ганеьк Р.Л., Кулагин И.Л., Усмапов Т., Худайоерганов С.Т. Исследование tenepauHH когерентного излучения с ?. = Ш,2 им и ниертиых газах. - Квантовая электроника, 1982, т.9, N 12, с. 250S - 2514.

13. Г.июеи Р.А,, 1'орбушин ВН., Кулагин И.А., Усмапов Т. Плавная перестройка коп j.CiHTiot о излучения в диапазоне 117,6 - 119,2 им. - Квантовая электроника, 19S6 ,т.13, N 1,с. 178-ISO.

14. Танеев Р.А., Горбушнн U.B., Кулагин И.А., Усманов Т. Нелинейное изменение показателя преломления и генерация гармоник в средах с положительной дисперсией. - Оптика и спектроскопия, 1086, т. 61, в. 6, с. I2S4 - I2S5,

3(1

15. Танеев P.A., Горбуши« В.В., Усмаиов Т., Худайберганов С.Т. Применен»« пироприемника ЛПП-2 дня регистрации вакуумного ультрафиолетового таучсш:«. - Приборы и техника -лхпгримента, 1988, N 1 , с. 216 - 218.

16. Бептшев H.A., Танеев P.A., Гуламон A.A., Ерофеев Е.А., Камалои Ш.Р., Усы.тнов ".'., Хаджаев АД. Генер: -.:>•» пятой гармоники неадимового лазера и ^ъухфоготтаг поглощение в крнста;. -:ах KD!' и ADP. - Квантовая электроники , Г>48, т. 15, 2, с. 353-361.

17. Танеев P.A., Горбутгм В Н., Кулагин H.A., Усмштов Т., Худв«?еря1»ов СЛ. Генерация третьей гсрмеиик» лазерного излучения в ионных пучках. - Письма 8 ЖТФ, 1989, т. 15, в.2, c.ii - 15.

!8. Бептшев И.А., Танеев .!'.А., Горбуитин В В., Гудамов A.A., Камалев П1Р., Усмаиов Т. Система криостаг: рот алия .чшрокоагтертурлых нелинейных кристаллов для генераций пятой гармс чнж излучения неосимомго лазера. - Ж/рнгл крикяйдис.й спектроскопии, 1989, т. 51.TJ 5, с. 567- 870.

19. Танеев P.A., Горбуш".*: З.В., Зиновьев А.П., Кдеурая ДБ . Уемшюч Т.. Худайбертанов С.Т. Ковшеисанкя tuewneniioro двупучепреломиепн* в шлиэних элементах усилителей имяуякжз - периодическогз дейгтеад, - Кгзижичя электроника, 1989, т. 16, N9, с. 18)6-! 218.

20. Амгтоа С.Д., Танеев P.A., Текихонсз ФД1., Кулич Д.Т., ргдкорч-чга 15.М , Ускгно» Т. Стартовый комплекс дпя пастельного тера.чапяого жаер.1 нг. ;хориш-.ьсм стекп-г. - Письма в ЖТФ, 1992, т. ! 8, в. 4, с. 19 - 23.

'2т. Аметов С.Д.. Ганееч Р.Л, Гзниханав Ф.Ш., Горелик Н.Г., Дзхшт A.A., Зиновьев A.B., Кутшн Д.Г:, Усмапоя Т. Измерение длительности лазерных импульсос диапазоне 0,2 - 50 илек. - Квантовая электропика, 1993, т. 20, N 10, с. 5034.103с.

22. Бегешев И.А.. Танеев P.A., Гапиуанов Ф.Ш., Рг,пкореч;в В .И., Усмачов Т. Лнаер высокой маашосге на яеодимопом ¿«"сфятиом стекле для ясепгртмвгго» ззгшмодейстзто скрхсллишх световых полей с шгдссгаэис. - Квкятоггя электроника, 1995; т. 22, N 4. с. 328 -332.

23. Танеев P.A., Редксречев В.И - Усдамн Т. Гстркмя серчовпг в imepn-зЯ-ракнх.. -Квантовая зяектр-тиикв, 1995. т. 72, N11, с. lOSi- i0?0.

24. Танеев P.A., Редкоречев D.H., Усманов Т. Низкотемпературна* лазерная плазма как нелинейная среда для генерации оптических гармоник высших порядков. - Оптика I! спектроскопия, 1996, т. 80. N 5, с. 887-890.

25. Танеев P.A. Экспресс - метод фотомегрироваиия пространственных характеристик лазерного излучения. - Опшческий журнал, 1996, N 8, с. 15-17.

26. Гансе» P.A., Усманов Т. и.тнянне групповой расстройки при преобразовании частоты пнкосекундных импульсов . - Квантовая электроника , 1996 , т. 23, N 10, с. №9-901.

27. Танеев P.A., Усманов Т. Генерация плавно перестраиваемого пикосекундиого излучения в диапазоне 113,5 - 117,0 им. - Квантовая электроника , 1996, т. 23, N 10, с. 927 - 930.

28. Танеев P.A., Гштхаиов Ф.Ш., Кшалов Ш.Р., Редкоречев В.И., Усманов Т. Втлсокооффекчивпые предусилшели пнкосекундных импульсов на неодимовом гтекле н иттрий-алюминиевом гранате - Квантовая электроника, 1996, т. 23, N 12, с. 1065 - 1068.

29. Танеев P.A., Самигушшн K.P., Бегишев И.А., Камадов Ш.Р., Матафонов С.И., Редкоречев Ü.M.. Усманов Т. Эволюция временных характеристик и динамика генерации пикосекундиого излучения при самовоздействии с пассивной

■ отрицательной обратной связью. - Квантовая Электроинка, 1997, т. 24, N43, с. 312 -324.

30. Танеев P.A., Усманов Т. Плавно перестраиваемый источник пикосекундиого лазерног о излучения в ультрафиолетовой и вакуумной ультрафиолетовой областях спектра-Журнал Прикладной Спектроскопии, 1997,т. 64, с. 528 - 535. '

31. Г аггеев P.A. Эффект Керра н генерация третьей гармоники в газообразных средах. -Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, Ташкент, 1987. с,20.

32. üonecv R.A.. Gulamov A.A., Redkoreehev V.l., Usrnanov T. High quality laser beams. ; shaping and efficient harmonics generation - Proceedings of the Intern, conf. "Lasers'79" (Orlando, USA),STSPress,McLean,VA,1930,p.p. 290-294. '

33. Ametov S.D., Ganeev R.A., Kunin D.G., Redkorechev V.l., Usmanov T. - High efficient amplification of ultrafast pulse radiation of the. Nd laser with negative feedback.'-Proceedings of the conference "Lascrs'91", San Diego, California, USA, 1991 , p.48.

vj. Ganeev R.A., Gjnikiianov F.S., Kunin D.G., Redkarci-hev V.I., Lhm.wov T. 1 ahh-icp picosecond Nd:g!ass laser - plasma production by ultrasonic field* - Proceeding» of 6 Intranational conference on niuhiphoton processes, Quebec , 1993, p 5.

35. Oaneev R.A, (i.mikhanov F.S., Redkorechev V.I., Usmanov T., Khusainov l.A. Picosecond Md:ula.-;s laser for the experiments on itueia<:tion of mailer »villi a superir.U-n laser field. - Abstracts of 2 International Conference-o;i Lasers and Their Applications , Tehran, 1993, p..?I.

36. Garieev R.A., Ga.iikha-tov F.S., Redkorechev V.I., Usmanov T. Jiiy.11 power picosecond laser based on a passively mode-lin ked oscillator with negative feedback. - Proceedings of Sl'lE, 1994, v. 2116, p. 177-182. '

37. Ganeev R.A., Ganikhanov F.S., Redkorechev V.J., Usma/iov T. Picosecond ini.g.'jia laser for experiments with the laser p'asma. - Proceedings of the 5 European Quantum Electronics Conference, Technical Digest 1994, IEEI:, Piskalaway, NY, USA, p.2»5-2iS6.

38. Ganeev R.A,, Redkorechev VI., Usmanov T. Optical harmonics generation in Ion-temperature laser produced plasma. - 15th International Conference on Coherer,« i,r,J Nonlinear Optics, S.-Petersbnrg, 1995, Technical Digest, p. 96-97.

39. Ganeev R.A., Redkorechev V.I., Usmanov T. Generation of high order harmonics radiation in laser plasma. - Advance Technical Program of International Symposium "Optical Science , Engineering and Instrumentation", San Jose, 1995, p, 15.

40. Ganeev R.A., Redkorechev Vi., Usmanov T. Optical harmonics generation in luw-temperamre laser produced plasma. - IX International Symposium "Ultra/list Processes in Spectroscopy" Advance Pribram, Trieste,1995, p.ll.

41. Ganeev R.A., Usmanov T. Optical harmonics generation in ciystalline , gaseous, ionic and plasma media. - International Symposium "Photonics West' 96", San Jose , 1996, Advance Program, Conference 2700A, p.6I.

42. Ganeev R.A., Redkorechev V.I., Usmanov T. Low-temperature laser-produced plasma as a nonlinear media for frequency conversion. - International Conference on Optics tor Science and New Technology (ICO-17), Taejon, Korea, 1996, Advance programme, p.50.

43. Ganeev R.A., Kulagin I.A., Begishev I.A., Redkorechev V.I., Usntanov T. Generation of optical harmonics of Nd.glass and YAG laser radiation in ciystalline , gaseous, ionic and plasma media. - International Conference on Optics for Science and New Technology (1CO-17), Taejon, Korea, 1996, Advance programme, p.49.

44. Ganeev R.A., Kulagin I.A., Bcyishev I.A., Redkorechev V.l., Usmanov T. Nonlinear frequency conversion of Nd:glass and YAG laser radiation in cjysfc.i.*ine ■ gaseous, ionic and plusma media. - European Quantum Electronics Conference, Hamburg, ¡996. Advance Programme, p.65.

45. Ganeev R.A., Redkorechev V.l., Usmanov T. Optical harmonics generation in 'ow-temperature laser produced plasma. - 1CÍ>N0'95, Nonlinear optical infractions and wave dynamics, N.i.Koroteev, V.A.Makarov, K.N.Drabovich, editors, 19'.:, Pros. Sl'lU 2800, p.p. 136-141.

46. Арифжанов С. В., Танеев P.A., Галин А.И., Усмаиов Т., Гул амос A.A., Редкоречев ¡З.И. Эффективная генерация второй и четвертой гармоник в аподиэироваииых пучках.- Тезисы докладов IX Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Ленинград, 1978, 4.2. с.104.

47. Арифжанов С.Б., Танеев P.A., Гуламов A.A., Редкоречев ВН., Усмаиов Т. Эффективная генерация второй гармоники в пучках с различным профилем распределения интенсивности. - Тезисы 1 Всесоюзной конференции "Проблемы управления параметрами лазерного излучения ", Ташкент, 1978 , ч. Г с.90-92.

48. Танеев P.A., Гуламов A.A., Ляхов Г.А., Редкоречев В.И., Усманов Т. Исследование усиления и самофокусировки лазерных пучкоз с различным профилем

......распределения интенсивности в уснлителях.-Тезнсьг I Всесоюзной конференции

"Проблемы управления параметрами лазерного излучения Ташкент, 1978 , ч.Н, с. 160-162. .

49. Азимов С.А.,Ганеев P.A., Гуламов A.A., Коробов A.B., Редкоречев В.И., Хатамов A.A., Усмаиов Т. - Эффективная каскадная генерация высших гармоник. - Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Нелинейные резонансные преобразования частоты лазерного излучения", Ташкент, 1979, с. 33-34.

50. Танеев P.A., Галин A.C., Гуламов А Н., Редкоречев В.И., Усманов Т. Оптимизация пространственных и энергетических параметров излучения системы «генератор -усилитель на YAG:Nd». - Тезисы докладов Ш Всесоюз. хонф. "Оптика лазеров", Ленинград, 1980, с.22. .

51. Барак» Ш.М., Танеев P.A., Гуламов A.A., Иминов М.А., Горбушин B.D., Редкоречев В.И., Усманов Т. Генерация интенсивного когерентного излучения на I

-1182 Л. 'Тезисы X Всесоэкой конференции по когсрепошй к ||елинсПио<1 ыпнке,

Киев, 19К0, ч.1, C.6J.

52. Гансе!) P.A., Гщюуиши Ц П., Кулагой U.A., Усмшюв Т., ХумИберижоп С.Т. Исследование генерации девятой гармоники излучения микосекундшно ii.riepa н ксеноне. - Тешен докладов XI Всесоюзной конференции но когерентной и нелинейной оптике, Нрспан, 1982, ч.||, с. 184-485. . 51. Пеппиен ¡I.A., Танеев P.A., Гутман A.A., Редкоречен В Н., Уемат.в Т. Ом. око)ффект пинал гепер.ишя четергой гармоники излучении нео/шмовога лазера. - Тезисы Республиканской научно - технической »моим - семинара "Лазерное оптическое и спектральное прибором роение", Минек, 1983 , с.78-89.

54. Ье/ишеь И.А., Танеев P.A., Горбушин B.D., Гуптоа A.A., Ку/апм НА., Релкорече» H.H., Усманов Г. Генерация ишенсиьнпго Перес|р.шь.|емо1 о по частоте излучения в диапазоне ВУФ. - Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции "Оптика лазеров", Ленинград, 1984, с.96.

55. Танеев P.A., Горбушин В.|)., Кулашн (I.A., Усманов Т. Перестройка частоты излучения пикосекунпных импульсов в диапазоне 117,6 - 1(9,2 им. • Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по когерентной п нелинейной оптнке, Москва,1985, ч.|. с 9-10.

56. Танеев P.A., Горбушин В В., Кулагин H.A., Усыаноа Т. О возможности синхронной генерации qieixeii гармоники в средах с положительной дисперсией. - Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Москва, 1985, ч.1, с. 69-70'

57. Танеев P.A., Горбушин В.[Г, Кулагин И А. Генерация третьей оптической гаыоннкн , в среде с положительной дисперсией. - Тезисы конференции молодых ученых ,

Ташкент, 1985, ч II, с. 18.

58. Танеев P.A., Горбушин В В., Кулагин U.A., Усманов Т., Худайоерганов С.Т. Преобразование частоты лазерного излучения тшосекупямЯ яятешитн в ноииых пучках галлия. - Тезисы докладов ХШ Международной конференции но когерентной и нелинейной оптике, Минск, 1988, ч.1, г. 202-203,

59. Гаиееа P.A., Горбушин. В П.; Зиновьев A.B., Кокурин Д.В, Сакиев М Г . Vckshub Т., Худайберпшов С.Т. Компенсация термически наведенного двуяучеррелометм

в твердотельных лазерах. - Тезисы Всесоюзной конференции "Применение лазеров в народном хозяйстве", Шатура, 1989, с.229 - 230.

60. Аметов С.Д., Танеев P.A., Кунин Д.Г., Редкоречев В.И., Усманов Т. Эффективное усиление части цуга сверхкоротких импульсов излучения неоднмоього лазера с отрицательной обратной связью. - Тезисы докладов XIV Мсадунаргтной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Ленинград, 1991, ч.Н, с. 160161.

61. Танеев P.A., Кунин Д.Г., Усманов Т. Генерация "длинного" ( 190 мксек) цуга пикосекундных импульсов со стабильными временными и энергетическими характеристиками в лазере на неодимовом фосфатом стекле с отрицательной обратной связью. - Тезисы докладов 4 Всесоюзной школы по пикосекундной технике, Днлижан, 1991, с. 12.

62. Листов С.Д., Танеев P.A., Гапиханов Ф.Ш., Горелик И.А., Дахнн A.B., Зиновьев A.B., Кунин Д.Г., Усманов Т. - Измеритель длительности субпикосекундаых лазерных импульсов. - Тезисы докладов 9 научно - технической конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Москва, 1992, с. 75.

63. Танеев P.A. - Экспресс-метод фотометрирования пространственных характеристик лазерпого излучения. - Тезисы докладов 9 научно - технической конференции

......"Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Москва, 1992, с. 74.

64. Танеев P.A., Ганиханов Ф.Ш., Редкоречев В.И., Усманов Т., Хусаинов И.А. Пикосекундный лазер на неодимовом фосфатном стекле для экспериментов по

■ взаимодействию вещества со сверхсильным световым полем. - Тезисы докладов конференции "Оптика лазеров - 93", С.-Петербург, 1993, т.1, с. 109.

65. Бегишев И.А., Танеев P.A., Ганиханов Ф.Ш., Ерофеев Е.А., Кулагин И.А., Редкоречев В.И., Усманов Т., Хаджаев А.Д. Анализ возможностей эффективного сжатия пикосекундных импульсов в твердотельных и газообразных средах. - Тезисы докладов конференции "Оптика лазеров-93", С.-Петербург, 1993, т.2, с.457.

Пнкосекунд узунлнкдагн лазер нуршш спекгршшг пакуумли ульграбпнафша (¡немила« и генсрапипси

Кепг спектраи оратнувдгн янги когеренг нур манбаларини яратиш квант электроникаси олдидаги асоснй вазифалардан бири булиб келмоцда. АЙшн(са з^ар хил илмий ва практик вазифаларни (нестанпонар жарайнларни урганиш, юцори энергетик ^аватда жойлашган атомлар ^олатшшиг ночнэн^ли спекгроскоиияси, микролитографкя, биологии обт,ек1ларга таъсирн, цис^а тущччли лазерларшшг туйинтирнш ва боин^алар) ^ал ^нлшпда ^исца зул^инли пикосекунд узунликдатн манбалар ало^ида ^изн^иш уйготади. КеНинги пайтларда 6у уринда лазер эффекталин фарклнроц, ннсбий усуллар яратиш рнвожланмо|ут. Буша бнрннчи навбатда ночнзшуш-оптнх, яхши танилган, спектриннг курннаднгян на я^ин инфра^нзнл булнмнда генерация циладигаи когеренг нур манбалар частоталарпни узгаргнриш, айннкса тул^ин узушшги ^ис^аро^ кучли манбаларии мудила тагсири иатижасидаги ночнзшуш садосига асОсланган усуллар кирадн.

Тула илмий излапишлар доирэенга ппкосскуидяи лазер импульелари частоталарннн узгартиршшш физикавий мохиятини 4 му^нтга, яъни кристалл, плазма, нон ва газ )(олатлари урганиш киради. Бу ерда асосий зугибор частоталарнн спектрнинг якин ннфрак1чпл булимидан ультрабинафша (У!>) ва вакуумли ультрабинафша (ВУБ) ^исмига утказишга ^аратилган, чуики бу ораликда тугрндан-тугри лазер эффекте асоснда ишлайдиган когерент нурланиш манбалари деярлн Пу^.

Ну вазифаларни ечиш учун куйидагн масалалар ^йилган: - Неодим ншшалик ва яазерларининг газлардаги гармоиих нур чн^аришннинг

физиковий ме^анизмларини чекловчн далиллар (Керр эффекта, ютилиш, олтик емнрилнш) таъсирини цисобга олган )$олда ургапшн. Мусбат длсперсишш гаяигрда то^ гармоник нурланиш имкониятиж: тятин ва бу жарагиларин амагча оширадиган физикавий механиэмларни анализ (¡{.мига.

- Hun ос,нми»|>1!да ношииклн оптик частота узгартнрмшдаги пикосекундли УБ нурлшшшнн на бунда буладнган фшнкавнП жараСмларии тад^ицог ^илищ. Галаешшнгон ионли му^шнп уларшшг ночнзнцлн от пи кабул цнлиш жарабнининг усишига raicnp ^шшшинн урпшшн.

- Икки пурлн схема (¡улланишш! ушда наст ^ароратлн нлазмада лазер нурннннг юцорн гармоникаларн пурланишини ВУБ циемда мукяммаллаштнрмш имроитларннн тоннш. ^ар-хнл узунлккдати импульелар майдонида плазманинг ошик ва ночизн^ли-оптик харпктеристикаларини ургаинш.

- Гврмоникалорни кристаллик генератори, нурнинг нараметрик генераторн ьа частота цушувчнлардпш ппчл сскулдлн У Б нурланишниш' часютаяаршш Г>нр текис уларнш »apaiiwapiiiii! ^нлиш. КОР кристаллндагн 2-нчн гармоника нурлаиншини иочнзшуш-оптнк жараённдаш пикосекундли лмиульеларнн «актин компрессмясини' механизм ва иш му^ипшн урганнш.

Шннган натнжалар йигнндисн УБ вл ИУБ орашнумги пнг.осекуид узушшкдаги мчерент иурлашншш олиш билли ботлик булган катта ила ил муаммшш цал цнлиш нмкиннни берадн.

Ct'usratiun of picusicoail radiation ¡¡i vacuum ultraviolet range

Short-wavelength sources of picosecond radiation are used at present in various scientific and practical applications (investigation of nonstationar jnocesses, nonlinear spectroscopy of high-level states of atoms and mole с ul cs, microlithography, interaction with biological objects, x-ray laser pumping, etc.). The most progress here during last time is appeared in an elaboration of nonlincar-optical methods based on frequency conversion of •veil elaborated cohcicnl sources' radiation (which lies, commonly, in visible and near infrared ranges) in sluirt-wavclength range with the employ of nonlinear response of the medium as result of interaction of the last with ir.uiisc radiation.

Al fx ¿s:.: m ainoiij! I lie nonlinear media (NM) there are tiy**«H. (;»-■ >, lutiiil and dye va|«»rs, organic solutions, traitais, polymers, plasma, i,t:ii• nJ) sm faces, ton», iil>«r optica media, «.emici>mliu iois, etc. It is evident that ii.tsc NM ditiet ertcli other by various nonlinear-optical characteristics, frequency conversion efficiencies, practical applications, ami lances of .Sf>ei'truni tuning. The |>oiil of analysis of iioiiliut.-ai-opiiciil parameter til' tln.se Nf.l on iIîc example of ficqurney conversion of hi jdi-power picosecond la'liation (harmonics anil sum fn-queiicies généralion, optical paramitito oscillation, etc.) in ulirjvi.ilt't (UV) and especially in vacuum UV (VUV., X < 20<i nmi riinycit seems iMi'omely intcicstintî.

Tlu; main :.nl>ject of iuve&titfations of this diesis was a study of coliercnt UV and VUV picnseconJ îadiation generation in nonlinear-optical pi occurs of laser radiation lrequem:y conversion in eases, ions. plasma, and ciyMals. I;or the solving of this aim the next problems were iiivesik'aieJ:

1. Investigation of optimization of Nd:j;lass and N'd;VACi laser radiation harmonics pcneratioti in VIJV ratine in yases taking into account some limited factors (Ken effect, absorption. optical avalanche). Study of possibility of o;IJ harmonics generation in gases wills positive dispersion. Investigation of frequency tuning of VUV laser radiation in negative dispeiMon ranges of gaseous media.

2. Stud) of conditions of high orticr harmonics generation in low-tompciatm'e plasma in VUV range with the use of two-beam scheme. Iinestigation of optical and nonlincar-optical eluiiacte'istic.s of plasma interacted will» radiation with variable pulse duration,

3: Investigation of picosecond UV radiation generation in pioccsscs uf frequency conversion in specially formed ii-n bénins- Study of ¡¡u'luoncc oi fJM excitation on the nonlinear optical susceptibilities of ions. 4.' Investigation of tunable p>. ese*..ntl UV radiation in ciy,i»ilhts hat «ionics converters and optical paiai:'cf;,;c oscillators. Study of pel'-*.-, 'Vtopressiop ¡m second harmonic generation or esses in crystals.