Исследование пространственно-временных и энергетических параметров излучения импульсно-периодических XeCl- и CO2-лазеров высокого давления тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Орлов Альберт Николаевич

Исследование пространственно-временных и энергетических параметров излучения импульсно-периодических ХеС1- и СОг-лазеров высокого давления

Специальность 01 04 05 - "Оптика"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург-2007

003065693

Работа выполнена в Институте электрофизики Уральского отделения Российской Академии Наук

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Осипов Владимир Васильевич (Институт электрофизики УрО РАН)

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Кундикова Наталья Дмитриевна (Институт электрофизики УрО РАН)

Защита состоится 9 октября 2007 г в 1500 ч на заседании диссертационного совета Б 200 024 01 при Институте электрофизики УрО РАН по адресу 620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена 106, ИЭФ УрО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электрофизики

кандидат физико-математических наук, Дружинин Анатолий Владимирович (Институт физики металлов УрО РАН)

Ведущая организация

Институт сильноточной электроники

СО РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физ - мат наук

Сюткин Н Н

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы К настоящему времени импульсно-периодические эксимерные и СОг-лазеры высокого давления являются наиболее мощными источниками когерентного излучения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра Они находят самое широкое применение в микроэлектронике, фотохимии, зондировании атмосферы, образовании плазмы Однако, несмотря на длительный период исследования и применения этих лазеров в различных технологиях, они по-прежнему обладают целым рядом недостатков К ним в первую очередь относятся следующее неоднородность распределения интенсивности в пятне фокусировки лазерного излучения, малый срок службы лазеров, ограниченные возможности по управлению их характеристиками Дальнейший прогресс в расширении области их применений может быть достигнут лишь при возможности гибкого управления пространственно-временными, энергетическими параметрами излучения эксимерных и углекислотных лазеров

Однородность распределения интенсивности лазерного излучения важна для многих практических применений В частности, особые требования к качеству лазерного пучка предъявляют широко развивающиеся в последние годы нанотехнологии. Так, при получении нанопорошков лазерным испарением [1], образовании наноструктур при воздействии излучения на ниобат лития, нанесении качественных пленок из магнитного материала для записи информации и др , требуется равномерное распределение интенсивности излучения с резкими краями (П-образное распределение) в зоне взаимодействии излучения с материалом Существующие способы формирования П-образного распределения интенсивности излучения достаточно сложны, неудобны при эксплуатации и не всегда дают желаемый результат [2]

В импульсно-периодическом режиме работы газовые лазеры высокого давления с поперечной накачкой также позволяют реализовать высокую среднюю мощность излучения от нескольких ватт до десятков киловатт, соответствуя тем самым разным технологическим требованиям Но в процессе работы средняя мощность излучения газовых лазеров постепенно снижается, создавая неудобства, в основном, из-за деградации рабочей смеси [3] и загрязнений оптических элементов резонатора Разработанные к настоящему времени различные системы восстановления газовых смесей основаны либо на вымораживании ненужных примесей, либо на связывании их в высокотемпературных печах с использованием дорогих химических веществ Системы регенерации рабочей среды газовых лазеров, основанные на применении криогенной техники и высокотемпературных нагревательных элементов сложны, дороги и неудобны при эксплуатации Поэтому, несмотря на уже имеющиеся системы восстановления газовых смесей, проблема разработки простых систем поддержания состава газовой смеси на одном уровне до сих пор остается актуальной

В случае импульсно-периодического ТЕ С02-лазера атмосферного давления, требование равномерного распределения интенсивности излучения в пучке дополняется еще одним необходимым качеством - энергия в течение

импульса излучения должна как можно равномернее распределяться во времени В противном случае,, мощный кратковременный выброс энергии в начале импульса излучения создает плазму на мишени, которая в дальнейшем отражает остальную часть импульса, тем самым значительно снижая эффективность воздействия луча Чтобы избежать потери энергии излучения при отражении от плазмы, нужно применять специальные резонаторы и различные устройства, увеличивающие длительность импульса излучения, а также выбрать оптимальные давление и состав газовой смеси [4] Кроме того, для TEA С02-лазеров также необходимо разработать систему регенерации, не требующую высокотемпературного нагрева

Широкое применение лазеров в инфракрасной и видимой областях спектра во многом обусловлено возможностью управления параметрами их пучков с помощью различных электрооптических модуляторов типа ячейки Керра, Пок-кельса Но в ультрафиолетовой области, в особенности - в вакуумной УФ части спектра электромагнитных излучений к настоящему моменту отсутствуют материалы со свойствами, необходимыми для оптических модуляторов Эту проблему можно решить, создавая новые материалы, либо преобразованием излучения не при прохождении его через вещество, а при его отражении от поверхности, изменив ее коэффициент отражения различными способами

Основное внимание в диссертационной работе было уделено решениям перечисленных проблем

Цель работы. Исследование пространственно-временных, энергетических характеристик импульсно-периодических ТЕ ХеС1 - и С02-лазеров

Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи исследований:

1 Создать ТЕ XeCl-, СО2 -лазеры и исследовать их характеристики с целью улучшения и оптимизация пространственно-временных и энергетических параметров излучения

2 Исследовать возможность формирования равномерного распределения интенсивности лазерного излучения по сечению пучка с резкими краями

3 Создать и исследовать системы регенерации

а) газовой смеси ХеС1-лазера без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств и разработать методику ее восстановления,

б) газовой смеси СОг-лазера и разработать методику ее восстановления при относительно невысоких температурах нагрева, используя недорогие твердотельные катализаторы

4 Исследовать возможность увеличения коэффициента отражения алюминиевой пленки при одновременном воздействии наносекундных импульсов лазерного излучения и тока высокой плотности

Защищаемые положения

1 При целенаправленном внесении геометрических аберраций в неустойчивый резонатор с несимметричным выводом излучения впервые найдены условия формирования лазерного излучения с равномерным распределением интенсивности по его сечению с резкими краями, которые заключаются в следующем 1) обеспечение расходимости излучения W < 3 W диф, 2) отсутствие

ограничивающих диафрагм между выходным зеркалом резонатора и коллими-рующей оптической системой; 3) строгая центрированность излучения и кол-лимирующей системы

2 Предложена и исследована система регенерации, эффективно восстанавливающая газовые среды ксенон-хлоридных лазеров при комнатной температуре без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств.

3 Одновременное воздействие импульсов лазерного излучения (т = 15 — 30 не, Р ~ 106 Вт/см2) и импульсов электрического тока (j = 107 — 108 А/см2, т = 50 — 120 не) на алюминиевые пленки приводят к обратимым увеличениям коэффициента отражения алюминиевой пленки до 5 — 6%

Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, обсуждались на следующих конференциях

1) УП конференция по физике тазового разряда,Самара., 1994;

2) Международный симпозиум "Gas Lasers - Recent Development and Future Progress", Moscow, July 2-6,1995,

3) 3-rd International Conference "Atomic and Molecular Pulsed Lasers", Томск, сентябрь, 1997 г ;

4) VI международная конференция "Лазерные технологии - 98", Шатура, 1998 г,

5) 4-th International Conference "Atomic and Molecular Pulsed Lasers", Томск , сентябрь, 1999 г,

6) Ii Научная школа "Импульсные процессы в механике сплошных сред", Николаевл сентябрь, 1999 г ,

7) 5-th International Conference "Atomic and Molecular Pulsed Lasers", Томск, сентябрь, 2001 г ,

8) 8-th European Conference on Applications of Polar Dielectrics, Metz, France, Sept 4 - 8, 2006 г

Публикация. Основные результаты работы опубликованы в 14 статьях, 8 сборниках докладов и тезисов, защищены двумя патентами Российской Федерации Общее число работ, опубликованных по теме диссертации, составляет 24 наименования

Научная новизна

1 Впервые разработан метод формирования однородного распределения интенсивности с резкими краями основанный на применении геометрических аберраций Определены условия проявления данного явления 1) угловая расходимость лазерного излучения W < 3 W ДИф, 2) отсутствие любых оптических элементов между выходным зеркалом резонатора и коллимирующей оптической системой, 3) оптические элементы фокусирующей системы должны находиться на одной оптической оси с лазерным пучком

2 Впервые на одной лазерной установке с двухконтурной системой накачки разряда обнаружено два максимума в зависимости энергии излучения от соотношения обострительной емкости С0б к накопительной Сн, сильноотличаю-щихся по величине при С0б/С„= 0,06 и С0б/С„= 0,7

3 Разработан новый рефрактометрический метод определения микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе для эксимерного ХеС1-лазера

4 Разработана методика регенерации и создана система ее осуществления, обеспечивающая эффективную, быструю очистку от мелкодисперсных частиц и ряда вредных молекулярных примесей, восстанавливающая газовую среду ХеС1-лазера при комнатной температуре без применения криогенной аппаратуры и нагревательных устройств с использованием небольшого количества двух недорогих реагентов и без замены газовой среды

5 Разработана методика регенерации и создана система ее осуществления газовой смеси СОг-лазера с твердотельными катализаторами ИКТ-12-9 и ИК-12-11 Их применение позволяет стабилизировать мощность излучения С02-лазера

6 Одновременное воздействие импульсов лазерного излучения (т = 15 — 30 не, Р ~ 10б Вт/см2) и импульсов электрического тока (] = 107 - 108 А/см2, т = 50 — 120 не) на алюминиевые пленки приводят к обратимым увеличениям коэффициента отражения алюминиевой пленки до 5 - 6%

Практическая ценность

1. Разработанный метод формирования однородного распределения интенсивности с резкими краями может быть использован в тех случаях, где требуется равномерность мощности лазерного воздействия на материалы, например, при получении нанопорошков, формировании наноструктур на ниобате лития и нанесении тонких магнитных пленок

2 Использование разработанной методики регенерации и системы восстановления газовой среды ХеС1-лазера при комнатной температуре позволит эффективно эксплуатировать эксимерные ксенон-хлоридные лазеры без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств

3 Методика рефрактометрического определения микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе для эксимерного ХеС1-лазера также применима при анализе НС1 в других средах и системах, содержащих данный газ в качестве примеси

4 Применение разработанной методики регенерации и системы восстановления газовой смеси СОг-лазера с твердотельными катализаторами ИКТ-12-9 и ИК-12-11 позволяет стабилизировать мощность излучения любых ТЕА С02 -лазеров

5 Обнаруженное явление обратимого увеличения коэффициента отражения алюминиевых пленок в среднем до 5 - '6% при пропускании тока высокой плотности позволяет изменить интенсивность излучения при отражении его от поверхности зеркала

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 123 страницах машинописного текста, иллюстрируется 66 рисунками, 6 таблицами Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка (159 источников)

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи исследований, их научная новизна, приведена практическая значимость и защищаемые положения

Для решения поставленных зада1! были созданы им пульс но — периодические эксимерные лазеры ЛГЭ-1, ЛГЭ-2, ЛГЭ-3 . ЛГЭ-4 и СОз-лазер атмосферного давления Игла-6 . Их энергетические Характеристики приведены на рис. I._______

ЛГЭ-2

Рис 1.

моконмпульс

ныл

Игла - (■

Энергетические параметры ХеС! - , СОг - лаэероа

Игла-6

лгз-4

В первой главе приведены результаты экспериментальных и теоретических. исследований, направленные на получений равномерного распределения интенсивности по сечению пучка с резкими краями или так называемого П-образпого профиля излучения. В настоящее время существуют два метода достижения такого распределения. Первый способ - внешний, основан на диафрагмировании и использовании внешних элементов для улучшения качества уже сформированного лазерного пучка. Этот подход приводит к снижению энергии излучения до 50%. Второй подход - внутрирезонаторный, предполагает применение оптических устройств внутри самого резонатора. В этом случае снижение уровня энергии доходит до 40%.

Для получения качественного излучения нами проводились исследования трех, наилучших с этой точки зрения, резонаторов (рис. 2,).

Измеренные расходимости излучения автокалибрацяонным методом для резонаторов А, В, С составили соответственно 2,5><10"4; 9,3*10"5 и 1,4*10^ряд-

Наименьшая расходимость излучения была получена для неустойчивого резонатора с несимметричным выводом излучения. Хота этот резонатор формирует излучение минимальной расходимости по сравнению с другими резонаторами А и С, по все же формирует излучение с = 1,5 \\'ЛИф. (для резонатора С получена практически предельная расходимость = 1,17 \¥л„ф), т, е.

a,ï

H" ¡a=IOjVL\l L d=2 ÖMM

N d-lOMM L d"24MM 3,

t Ш

18mm

i d^lSMMT

Рис,2 Оптические схемы различных конфигураций неустойчивого резонатора; А-резонатор с плоским передним зеркалом, В-рсзопатор с двумя выпуклыми зеркалами и несимметричным выводом излучения, С - самофильтрующий неустойчивый резонатор; О-ограничивающие диафрагмы; 3[, 32, З3 - зеркала полного отражения; Гь -точки фокусов зеркал Зь 32; Ь — 1610мм, N"" 160мм, N0- 70мм.

в три раза хуже, чем предельные характеристики для резонатора С. Причиной увеличения расходимости могут быть геометрические искажения излучения, вызванные наличием в резонаторе В смещенных и наклонных зеркал. Это может вызвать изменения в форме лазерного пятна.

Рис. 3. Фотографии отпечатков импульсов излучения на мишени до (слева) и после фокальной плоскости (а); схематическое Представление изменения формы пятна вблизи фокалт.ной плоскости (б); сечения отверстий, полученных в результате воздействий импульсов на пол ивинилхлор ид-нуго мишень па расстоянии ±(100^2000) мкм от фокальной плоскости (с).

2Н I0 tDO &В IDD Ittt ZÛD

^Bg-

Для установления характера изменений были проведены исследования качества излучения в ближней и дальней зонах. Было установлено, что форма пятна излучения при фокусировке не остается постоянной, а меняется при приближении к фокальной плоскости от прямоугольной до круглой (или эллипса) с резкими краями и равномерным почернением (см, рис.3). После прохождения

s

1г

фокальной плоскости пучок вновь приобретает прямоугольную форму и в дальнейшем не меняется. Было Обнаружено, что при непользовании литы с фокусным расстоянием 150 мм, диаметры круглых пятен варьируются от 150

Рис. 4. Фотографии отпечатков излучения при угловой расходимости а) - в зоне оптических искажений; б), в) — в ближней зоне.

Рис. 5. Отпечатки импульсов излучения в зоне проявления аберраций при h=14 мм.

до 325 микрон. Круглые пятна с равномерным распределением интенсивности и с резкими краями наблюдаются па отрезке оптической оси протяженностью около 2000 микрон в области перетяжки пучка. Исследования, выполненные в широком диапазоне экспериментальных параметров показали, что данный эффект наблюдается только при расходимостях излучения W < 3 W днф, отсутствии ограничивающих диафрагм между выходным зеркалом резонатора и кол-лимирующей оптической системой и строгой центрированности излучения и коллимирутощей системы (рис. 4, 5),

Для дополнительного подтверждения П — образности распределения интенсивности были проведены исследования кратеров, образованных от воздействий многих импульсов излучения с помощью интерферометрического сканирующего оптического микроскопа Zygo New View 5010. Было показано, что после такого воздействия кратер имел форму цилиндра с плоским дном (рис,б).

Причиной скругления пятна лазерного излучения при фокусировке могут быть дифракция пли геометрические аберрации (астигматизм и децептрир о ванне). Были проведены численные расчеты дифракционных картин в фокальной области и вблизи нее, используя выражение (I) и (2):

(Lhn HI 2 V f-L,,/г-н/2 V

1|=

J j Cdxdy + | j Sdxdy

(1)

\l.„n-nn ; /2-Я/2 y

где Lh - длина прямоугольной диафрагмы, II - ее ширина.

С- т [{d -z) с о s (2 я L/X )/L2 ]dxdy и S=i[(d-z)sin(2jtL//.),'L2 ]dxdy

Рис. 6. а), б), в) - черно-белые изображения тестируемых поверхностей в ближней зоне (БЗ), зоне аберрационных искажений (ЗАИ) и дальней зоне (ДЗ); А), Б), В) - профили рельефа и вертикальной плоскости сечения в (БЗ), (ЗЛИ), (ДЗ); 1), 2), 3), — объемные изображения тестируемых поверхностей распределением м икр он еров-ноетей по высоте в (БЗ), (ЗАИ), (ДЗ).

Результаты расчетов приведены на рис. 7. Видно, что дифракционные явления не формируют П - образное распределение интенсивности излучения интенсивности излучения.

А) Б)

Рис.7. А) Распределение интенсивности импульса излучения в фокальной плоскости: а) на уровне 0,01 1.1а,:; 6) полный вил распределения;

Б) Распределение интенсивности импульса излучения на расстоянии 149,5 мм от фокусирующей линзы с £= 150 мм па уровне 0,003 (а) и полный вид распределения (б).

Другой причиной изменения формы пучка и распределения интенсивности по его сечению, как уже было отмечено, могут быть геометрические искажения.

В общем виде геометрические аберрации 3-го порядка определяются выражением:

<%' = Ахт'(т'2 +М'2) + ВДЗт'2 + М'2) + Сх12т' + Ех1г,

ёО' = АхМ\т'2 +М,2) + ВХ1 2т'М' + Вх1гМ',

где и 5С - проекции величины отрезка поперечной аберрации на оси ОУ

и ОЪ , т! ,М' - координаты пересечения луча с плоскостями предмета и выходного зрачка, 1 - расстояние точки предмета от оптической оси, А1, Б], , Е1 - коэффициенты, зависящие только от постоянных оптической системы и от положения плоскостей объекта и входного зрачка, но не зависящие от координат луча, А)- коэффициент, определяющий сферическую аберрацию, ВГ коэффициент, определяющий кому, Сь Д - - коэффициенты, определяющие астигматизм и кривизну поля, Дг- коэффициент, определяющий дисторсию При А{= В/ = Е; = 0 наблюдается астигматизм Функция рассеяния точек (ФРТ) описывается выражением

__+ ^ (5)

[(гс.+дУ/2]2 М2]2 '

где (2Сх + £>,)///2 и Д/У/2 являются постоянными величинами

\((С 58'

• 4 \1,отя за' ед.

Рис 8 Форма сечения и распределение интенсивности в пятне фокусировки излучения

Как показал анализ геометрических аберраций в центрированных системах, только астигматизм может формировать излучение в виде круга или эллипса с равномерным распределением интенсивности (см рис 8)

Для проверки этого положения были проведены оценочные расчеты величины астигматизма и диаметра пятна, обусловленного астигматизмом Величина астигматизма АГ, или длина отрезка проявления равномерного распределения интенсивности, рассчитанная согласно выражению(З), составила 1,6 мм, что практически совпадает с протяженностью экспериментально измеренной зоны проявления эффекта, равной 2 мм Вычисленный диаметр пятна в зоне геометрических аберраций составил 148 микрон, что также согласуется с экспериментальными данными

fxw2x((x1/f)2xp + 2x1/fxW+l)/2, (3)

где Р и - показатели, зависящие от геометрии линзы и ее материала, XV — угол поля зрения, под которым видится рассматриваемая точка объекта, х1 -расстояние от линзы до входного зрачка, Г— фокусное расстояние

Аберрации децентрирования оптической системы резонатора В, образующиеся в результате смещения и наклона переднего зеркала (см на рис 2), также способствуют формированию равномерного распределения интенсивности лазерного излучения [5] и при его фокусировке усиливают П - образность пучка в зоне геометрических искажений

Таким образом, разработан метод по формированию П - образного профиля распределения интенсивности по сечению лазерного пучка, основанный на использовании геометрических аберраций Он, в отличие от существующих двух способов, не приводит к дополнительным потерям энергии уже сформированного лазерного пучка

Вторая глава посвящена исследованию энергетических и ресурсных характеристик импульсно - периодического ТЕ ХеС1- лазера с системой регенерации газовой смеси.

В импульсно — периодическом режиме работы эксимерных лазеров мощность излучения неуклонно уменьшается из - за деградации газовой смеси Необходимость создания системы регенерации обусловлена дороговизной газов В настоящее время существующие системы регенерации работают с использованием криогенной и нагревательной аппаратуры Это в значительной мере усложняет конструкцию таких систем и создает определенные неудобства Нужно было создать систему регенерации ХеС1 лазеров, работающую без нагрева и охлаждения жидким азотом

На первом этапе работы были проанализированы химические реакции и ряд веществ, которые при применении не нарушали бы процесс работы лазера и позволили бы регенерировать компоненты газовой смеси В первую очередь это касается молекул НС1 На основании проделанного анализа были выбраны два реагента аскарит и хлорид элемента, которые удовлетворяют всем требованиям успешной работы ксенон - хлоридных лазеров и в то же время восстанавливают НС1 и удаляют примеси Сначала газовая смесь проходит через входную часть камеры, заполненную гидроксидом натрия Взаимодействие примесей и хлористого водорода с гидроксидом натрия может быть представ-

лено следующими химическими реакциями

НС1Г + №ОНтв = МаС1тв + Н2Ог, (6)

С02 + 2МаОНта = №2СОзта + Н20г, (7)

2Ш2 + 2МаОН = 2№М02 + №Ж)з + Н20, (8)

С12 + 2МаОНтв = №С1ТВ + №0С1та + Н20г, (9)

Н2+ МаОС1тв = ШС1 + Н20г ' (10)

Одним из продуктов всех вышеприведенных реакций является вода, которая потоком газовой среды переносится в выходную часть камеры 6, заполненную хлоридом элемента, легко гидролизующегося под действием паров воды и активно реагирует с ним с выделением хлористого водорода по реакции пН20 + 2ЭС1п = 2ЭОп/2 + 2пНС1г, (11)

где Э - А1, Р, БЬ, Мо, \У, В1, п - 2, 3, 4, 5, 6

Таким образом, каждая молекула хлористого водорода во входящем потоке газовой среды, а также каждая молекула примеси образует, в конечном счете в процессе регенерации две молекулы хлористого водорода, кроме диоксида азота, который дает одну молекулу. В результате прохождения реакций (6) - (11) газовая среда очищается от примесей и воды и одновременно обогащается хлористым водородом, т.е. в процессе регенерации содержание хлористого водорода можно увеличить до необходимого уровня. Эти реакции (6) - (11) проходят при комнатной температуре.

Для проверки работоспособности впервые предложенного нами цикла химических реакций и восстановления газовой смеси ХеС) лазера была

Рнс.9. Регенеративный патрон в разрезе.

создана система регенерации, основным элементом которого является регенеративный патрон. Общий вид и разрез данного устройства показаны на рис.9.

Существуют два режима регенерации - непрерывный и циклический. Нами показано восстановление газовой смеси в циклическом режиме в заие-домо худших начальных условиях, когда мощность излучения снижалась до 50%. На рис. 10 приведена зависимость мощности излучения без и при включении системы регенерации. Видно, что после непродолжительного

Рис ДО. Зависимость мощности излучения Р от времени I при кратко -временном включении системы регенерации : №' 100 Дж/л,, V ^ 30 Гц., р = 2,8 ат., Не:Хе:НСШ2 = 1000:100:1:0,5.

времени включения системы мощность излучения полностью восстанавливается Так как содержание хлористого водорода в газовой смеси составляет всего 0,1%, то регенеративный патрон с гидроксидом натрия и хлоридом элемента в количестве соответственно 100 и 50 г должны обеспечить несколько десятков циклов регенерации

Таким образом, проведенные исследования показывают, что нами создана система регенерации для восстановления газовых смесей ХеС1 - лазеров, которая работает при комнатной температуре

В разделе 2 4 1 излагаются, важные с нашей точки зрения, исследования по оптимизации соотношения обострительной и накопительной емкостей в двухконтурной схеме накачки, где нам удалось впервые реализовать два режима ввода энергии в разряд, соответственно два максимума в зависимости энергии от соотношений этих емкостей и устранить сложившееся в этом вопросе противоречие

Во второй главе также описана разработанная методика рефрактометрического определения микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе экси-мерного ХеС1-лазера, основанная на изменении показателей преломления сильноконцентрированных растворов №ОН при введении в них небольших количеств НС1 Предел обнаружения составляет 0,3 мкг, минимально определяемая концентрация — НС1 3 х 10~5 % масс Продолжительность анализа 5 — 7 мин

В третьей главе представлены результаты по исследованию зависимости длительности и энергии излучения в импульсе излучения для С02 - лазера от состава и давления активной среды, а также от энергии, вводимой газ

б, дж

зо

20 -

ю -

о

Р, Вт

1-14 30 Гц

1 1-8 30 Гц

о 0.2 0.6 10 р,пц

Рис 11 Зависимости длительности т (4 - 6) и энергии излучения <3 (1 - 3) импульсов от давления р при энергии, вводимой в газ Ж = 10 7 Дж 1) С02 N2 Не = 1 1 4 (1,4), 2) С02 N2 Не = 14 8 (2,5), 3) С02 N2 Не = 1 10.25 (3,6).

о 2 4 б час

Рис 12 Зависимость мощности излучения лазера от времени для газовых смесей С02 N2 Не = 114 и 14 8 при частоте 30 Гц и регенерации газовой смеси на базе твердотельного катализатора типа ИКТ-12-9

Достигнута длительность импульса излучения ~ 40 мксек (рис 11) В этой же главе описаны характеристики компактного TEA С02-лазера замкнутого цикла с системой регенерации Установлена прямолинейная зависимость мощности

излучения лазера от времени для газовых смесей С02 N2 Не = 1 14 при частоте следования импульсов (ЧСИ) V = 30 Гц и е= 180°С (рис 12) Количество катализатора ИКТ-12-9, необходимого для полного восстановления газовой смеси лазера объемом камеры 50 л и при скорости прокачки газовой смеси 5 л/мин, составляет 0,32 г/Вт Очевидно, что для получения аналогичного результата на более высоких ЧСИ необходимо соответствующим образом увеличить либо объем катализатора в регенеративном патроне, либо расход газа через регенеративный патрон

В четвертой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по изменению интенсивности излучения эксимерного лазера с помощью импульсов тока наносекундной длительности при его отражении от алюминиевой пленки

В ультрафиолетовой области, в особенности - в вакуумной УФ части спектра к настоящему моменту отсутствуют материалы со свойствами, необходимыми для оптических модуляторов Эту проблему можно решить, создавая зеркала с управляемым коэффициентом отражения

Нами исследовалась возможность изменения коэффициента отражения алюминиевой пшенки при пропускании через нее наносекундных импульсов тока на установке, блок - схема которой показана на рис 13 Импульсное из -

Рис 13 Блок-схема экспериментальной установки

лучение ХеС1-лазера отражалось алюминиевой пленкой толщиной 200-1000 А0 и регистрировалось измерителем мощности и энергии ИМО-2Н при- или без пропускания через нее мощных импульсов тока При разряде емкости С через токоограничивающее сопротивление К импульс тока до 1000 А и длительностью 50-120 не в полупериоде пропускался через тонкую алюминиевую пленку

В результате одновременных действий наносекундных импульсов тока и излучения, а также отдельных действий импульсов излучения большой интенсивности были обнаружены необратимые и обратимые увеличения коэффициента отражения Необратимые изменения коэффициента отражения, вызванные действиями импульсов тока и излучения — постоянные, сохраняются после

действия импульсов, а обратимые -наблюдаются только во иремя действий импульса излучения и тока и но прекращении их действий далее не проявляются.

С точки зрения возможности управления интенсивностью излучения при его отражении от поверхности именно последние являются наиболее важными. На рис. 14 представлена зависимость обратимого увеличения отражательной способности ДК. от величины Д1 времени сдвига максимума интенсивности

)А

403 а

зао

ШУ **> в • импульс тока

б - импульс излучения в - зависимость оСра тимого увеличения о тр ежа г опии о Л способности А Н от ветчиныЛГ

ш С7Н да о 51 \а А Я б *оо/ 160 200 250 £

лП.% 10 в г ь а Г< 100 100 £00 2йв{ на времени сдвиг* млгекмук/г ннгвнсианосгн тпучвнид относительно Нвчвлм

и »пульсе то*те

да 100 150 200 200 ¿.НО. М - время сдвиге

Рис. 14. Зависимость обратимого увеличения отражательной способности ЛИ от величины Д1 времени сдвига.

Второй максимум по нашему мнению связан с нагревом алюминиевой пленки. Наши оценки показывают, что температура в момент достижения максимума увеличивается до 400"С. Эти результаты удивительно хорошо совладают

1.00,40,6-

0.20.00,0 0,5 1.0 1.5 2,0 (1) /(¡¡,_ Р

Рис. 15. Зависимость коэффициента отражения оксидной пленки (1) и системы " металл-пленка" (2, 3) от параметра га^йй, при различных коэффициентах отражения металла: 2 - 79%, 3 - 88%,

с ранее полученными результатами в работе Пудкова[6], на которые не было обращено должного внимания со стороны специалистов по созданию систем модуляции излучения. Если в экспериментах Пуд ко в а наблюдалось увеличение

отражательной способности алюминиевой пленки до 4% в результате стационарного и длительного нагрева в вакууме, то в нашем случае увеличение наблюдалось в нормальных условиях за время действия импульса тока

Появление первого пика невозможно объяснить без наличия оксидного слоя на поверхности алюминиевой пленки Мы проверили это положение и установили, что после испарения оксидной пленки первый пик пропадает

Увеличение отражательной способности согласно соотношениям Друде связано с увеличением диэлектрической проницаемости, следовательно, возрастанием концентрации электронов в зоне проводимости Нами были проделаны расчеты суммарного коэффициента отражения системы металл-пленка (СМП) в зависимости от соотношения плазменной и лазерной частот В расчетах предполагалось постоянство коэффициента отражения металла Кт Коэффициент отражения оксидной пленки вычислялся по известной формуле

где пак- показатели преломления и поглощения оксидной пленки Они вычисляются с помощью численного решения стандартной системы уравнений

где п0 = 1,57 - показатель преломления А1203 в нормальных условиях, т е при практически полном отсутствии свободных электронов в зоне проводимости, т - среднее время релаксации электронов, которое было взято таким же как у чистого А1 Результаты расчетов, которые качественно согласуются с экспериментом, приведены на рис 15

Однако, на данный момент мы не знаем причины появления электронов в зоне проводимости Этот эффект достаточно сложен и требует дальнейших исследований

Таким образом, нами экспериментально доказано увеличение коэффициента отражения алюминиевых зеркал а) на 3 - 4% при пропускании только нано-секундных импульсов тока, б) на 5 - 6% при одновременном воздействии импульсов лазерного излучения (т = 15 - 30 не, Р ~ 106 Вт/см2) и тока (] = 107 - 108 А/см2, т = 50 - 120 не)

В заключении сформулированы основные результаты работы

1 Формирование одномодового излучения в импульсно-периодическом ХеС1-лазере невозможно без использования угловых фильтров и ограничения апертуры луча диафрагмами независимо от типа выбранного оптического резонатора

(12)

(13)

,2

(14)

2 Расходимость W = 1,16 \¥ДИф (W = 1,4^10"4 рад ) получена при использовании самофильтрующего неустойчивого резонатора и достигнута расходимость W = 1,5 Л¥диф (W = 9 3 х Ю"5 рад) в случае применения неустойчивого резонатора с несимметричным выводом

Неустойчивый резонатор с выпуклыми зеркалами и со смещенным выходным зеркалом формирует излучение по расходимости, близкой к дифракционной, при сохранении энергии до ~ 60% в дифракционном керне Основная часть излучения сосредоточена в квадрате или прямоугольнике со сторонами, отличающимися по длине незначительно

3 Показано, что при типичных экспериментальных условиях влияние скорости прокачки газа и частоты следования импульсов на расходимость лазерного излучения сравнительно мало В импульсно - периодическом режиме работы ХеС1 - лазера оптические неоднородности в газовой среде, вызванные прокачкой газовой смеси и высоковольтным разрядом накачки, увеличивают расходимость до 7 - 8 %

4 При использовании устойчивого резонатора с несимметричным выводом луча получено увеличение длительности излучения С02 - лазера до 40 мкс при энергии в импульсе до 160 мДж

5 Создана и исследована система регенерации газовых смесей ХеС1 лазера, которая обеспечивает эффективную очистку от мелкодисперсных частиц и ряда вредных молекулярных примесей, восстанавливает газовую среду при комнатной температуре без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств с помощью небольшого количества двух недорогих реагентов и без замены газовой среды

6. Разработан метод рефрактометрического определения микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе эксимерного ХеС1-лазера, основанный на изменении показателей преломления сильноконцентрированных растворов NaOH при введении в них небольших количеств HCl Предел обнаружения составляет 0,3 мкг, минимально определяемая концентрация — HCl масс Продолжительность анализа 5-7 мин

7 Создана и исследована система регенерации газовых смесей СОг-лазера, позволяющая восстанавливать газовые смеси при относительно невысоких температурах нагрева на основе использования недорогих твердотельных катализаторов ИКТ-12-9 и ИК-12-11 Их применение позволяет стабилизировать мощность излучения лазера на первоначальном уровне

8 Разработан метод формирования П - образного распределения интенсивности излучения по сечению пучка при его фокусировке, основанный на использовании геометрических аберраций в неустойчивом резонаторе с несимметричным выводом излучения Для осуществления этого метода необходимы следующие условия 1) угловая расходимость лазерного излучения W < 3 W ДИф , 2) отсутствие любых оптических элементов между выходным зеркалом резонатора и коллимирующей оптической системой, 3) оптические элементы коллимирующей системы должны находится на одной оптической оси с лазерным пучком

9 В ходе проведенных экспериментов обнаружен эффект обратимого увеличения коэффициента отражения алюминия до 5 - 6% при пропускании тока высокой плотности и предложено качественное объяснение этого явления

Основные результаты работы опубликованы в следующих рецензируемых изданиях

1. Формирование основной моды излучения ИПЛ ХеС1-лазера и уменьшение ее расходимости / В В Осипов, А Н Орлов, К В Баянов, В Ф Лосев // Оптика атмосферы и океана-1998 Т И, №2-3-С 100-103

2 Характеристики излучения ХеС1-лазера с неустойчивым резонатором и несимметричным выводом излучения/ В В Осипов, А Н Орлов, В И Каширин, В И Соломонов, А В Коротаев//Квантовая электроника - 1999-Т 28, №2-С 157-160

3. Кропанев А Ю Характеристики импульсно-периодического ХеС1-лазера с системой регенерации газовой смеси / А Ю Кропанев, А Н Орлов, В В Осипов//Квантовая электроника -1996 -Т23,№3 -С 225-228

4 Способ регенерации газовой среды ксенонхлоридного лазера и система ее осуществления пат 2097890 Рос Федерация / Орлов А Н , Кропанев А Ю , Осипов В В , заявитель и патентообладатель ин-т электрофизики УрО РАН, зарегистрирован 27 11 97 - 5с

5. Орлов А Н Рефрактометрическое определение микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе /АН Орлов, А Ю Кропанев, Е А Чуксина // Заводская лаборатория - 1994 -№9.- С14-15

6 Орлов А Н Оптико-акустический метод определения HCl в газовой фазе/ А Н Орлов, В В.Никифоров - деп рукопись в ВИНИТИ 19 02 96, № 513696

7 Никифоров В В Импульсно-периодический ТЕ С02-лазер с плавнопе-рестраиваемой добротностью резонатора и длительным импульсом излучения/ В В Никифоров, АН Орлов // Оптика атмосферы и океана- 1995 — Т 8, №11-С 1622-1625

8 Никифоров В В Импульсно-периодический ТЕ С02-лазер с перестраиваемыми длительностью и энергией излучения / В В Никифоров, А Н Орлов, В В Осипов // Приборы и техника эксперимента - 1995 - № 6 — С 99-102

9 Исследование характеристик системы регенерации газовой смеси С02-лазера с твердотельным катализатором / В В Осипов, А В Никифоров, А Н Орлов, В А Садыков, Л А Исупова // Оптика атмосферы и океана - 1997 -Т 10, №11.- С 1302-1305

10 TEA С02-лазер с системой регенерации газовой смеси / В В Осипов, А В Никифоров, А Н Орлов, В А Садыков, Л А Исупова // Приборы и техника эксперимента- 1998-№2-С 110-113

11 Osipov V V Space Discharge and Gas Lasers / V V Osipov, V V Lisenkov, and AN Orlov// Laser Physics- 2006 -V 16,N1.-P 1-12

12 Способ очистки оптических поверхностей пат 2119217 Рос Федерация / Осипов В В , Орлов А Н , Царапкин В В , заявитель и патентообладатель ин-т электрофизики УрО РАН, заявл 16 10 96, зарегистрирован 16 10 98 - 2 с

13 Осипов B.B Отражательная способность алюминиевой пленки при воздействии импульсов тока и лазерного излучения // В В Осипов, А Н Орлов, В В. Лисенков / Оптика атмосферы и океана - 2004 - Т 17, №2-3 - С 206 - 208

14 Осипов В В Исследование отражательной способности алюминиевой пленки при одновременном воздействии импульсов тока и лазерного излучения / В В Осипов, А Н Орлов, В В. Лисенков//Письма в ЖТФ - 2004-Т 30, вып 9 - С 33 - 37

15 Орлов АН Изменение отражательной способности алюминиевой пленки в результате воздействия мощных наносекундных импульсов тока и лазерного излучения /А Н Орлов, В В Царапкин, А Н Гвоздков // Физика и химия обработки материалов - 1998 — №3 - С 26 - 29

16 Кропанев АЮ Импульсно-периодический ХеС1-лазер с системой регенерации газовой смеси / А Ю Кропанев, А Н Орлов, В В Осипов // Оптика атмосферы и океана - 1995 - Т8, №11 - С 1579 - 1585

Цитируемая литература

1 Laser synthesis of nanopowders / V V Osipov, Yu A Kotov, M G Ivanov, О M Samatov, V V. Lisenkov, V V. Platonov, A M. Murzakayev, AI Medvedev and EI Azarkevich //Laser Physics -2006 - Vol 16, N1 -P 116-125

2 Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в С02-лазере с обобщенным конфокальным резонатором / В Гурин, В А Епишин, В А Маслов, И М.Милитинский, В А Свич, А Н Топков // Квантовая электроника — 1998 — Т 25,№5-С 424 - 428

3 Kutschke К О Rare gas recovery systems for rare gas halide lasers / К О Kutschke, P A Hackett, and С Willis//Rev Sei lnstrum-1981 - Vol 52, Nll-P 1655-1656

4 Баранов В Ю О причинах снижения мощности импульсно-периодического ХеС1-лазера в процессе работы / В Ю Баранов, В М Борисов, А Ю Виноходов [и др ] // Квантовая электроника - 1983 - Т 10, №11-С 2336-2340

5. Губель ИН Аберрации децентрированных систем / ПН Губель -Л ,1975-272 с

6 Пудков С Д Изменение коэффициентов отражения меди и алюминия при высоких температурах / С Д Пудков // ЖТФ - Т 47, вып 3 -С 649-653

Подписано в печать 31 08 07 Формат 60x90 1/16 Уел печ л 1,25 Тираж 100 Заказ 191

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии «Уральский центр академического обслуживания» 620219, г Екатеринбург, ул Первомайская, 91

Введение

Глава 1. Формирование лазерного пучка с равномерным распределением интенсивности по сечению и резкими краями

1.1. Неустойчивые резонаторы

1.1.1.Формирование основной моды в неустойчивых резонаторах

1.1.2. Способы достижения П - образного распределения интенсивности лазерного излучения

1 ^.Экспериментальная установка и методика измерений

1.3. Экспериментальные результаты и их обсуждение

1.4. Методика и результаты расчетов

1.5. Оптические аберрации двухзеркального неустойчивого резонатора с несимметричным выводом излучения и наклонными выпуклыми зеркалами

Выводы к главе 1

Глава 2. Исследование энергетических и ресурсных характеристик импульсно -периодического ТЕ ХеС1-лазера с системой регенерации газовой смеси

2.1. Снижение выходной мощности ТЕ ХеС1-лазера в импульсно-периодическом режиме работы и способы ее восстановления

2.1.1. Оптимизация параметров схемы накачки эксимерных лазеров

2.1.2. Методы восстановления мощности излучения импульсно-периодического ТЕ ХеС1- лазера

2.3. Общие характеристики импульсно-периодического ТЕ ХеС1-лазера с системой регенерации газовой смеси

2.4. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение

2.4.1. Увеличение выходного излучения эксимерного лазера при оптимизации соотношения величин накопительной и обострительной емкостей

2.4.2. Разработка методики определения микроколичеств хлористого водорода~

2.4.3. Описание методики регенерации и экспериментальные результаты

Выводы к главе 2

Глава 3. Исследование энергетических и ресурсных характеристик импульсно периодического TEA ССЬ-лазера с системой регенерации

Введение

3.1. Общие характеристики импульсно-периодического TEA СОг-лазера

3.2. Экспериментальное исследование энергетических и ресурсных характеристик импульсно-периодического TEA СОг-лазера

3.2.1. Устойчивый резонатор с несимметричным выводом излучения импульсно-периодического TEA СОг-лазера

3.2.2. Создание и исследование системы регенерации газовой смеси

TEA СОг - лазера с твердотельным катализатором

Выводы к главе 3

Глава 4. Исследование возможности управления интенсивностью излучения ТЕ ХеС1-лазера наносекундными импульсами тока при отражения его от алюминиевой пленки

4.1. Основные закономерности взаимодействия лазерного излучения с отражающей поверхностью

4.1.1. Необратимые изменения в отражательной способности металлов при воздействии на них излучением разной интенсивности

4.1.2. Обратимые изменения коэффициента отражения металлов при воздействии на них лазерным излучением

4.2. Описание экспериментальной установки и методика измерений

4.3. Необратимые изменения отражательной способности алюминиевой пленки и диэлектрического зеркала в результате действий импульсов тока и излучения —

4.3.1. Увеличение отражательной способности алюминиевой пленки в результате действий импульсов тока и излучения

4.3.2. Изменение отражательной способности диэлектрического зеркала в результате действия лазерного излучения

4.4. Обратимые изменения отражательной способности алюминиевой пленки за время действия импульсов тока и излучения

Выводы к главе 4

К настоящему времени импульсно-периодические эксимерные и СО^-лазеры высокого давления с поперечной накачкой являются наиболее мощными источниками когерентного излучения в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах спектра [1]. Они находят самое широкое применение в микроэлектронике (осаждение металлических и оксидных пленок [2], импульсный отжиг [3], прямое легирование поверхностных слоев [4 - 9]), фотохимии [10 - 12], разделении изотопов [13], зондировании атмосферы, образовании плазмы и других областях. Однако, несмотря на длительный период исследования и применения этих лазеров в различных технологиях, они по-прежнему обладают целым рядом недостатков. К ним в первую очередь относятся следующее: неоднородность распределения интенсивности в пятне фокусировки лазерного излучения, малый срок службы лазеров, ограниченные возможности по управлению их характеристиками. Дальнейший прогресс в расширении области их применения может быть достигнут лишь при возможности гибкого управления пространственно-временными, энергетическими параметрами излучения эксимерных и углекислотных лазеров.

Однородность распределения интенсивности лазерного излучения важна для многих практических применений. В частности, особые требования к качеству лазерного пучка предъявляют широко развивающиеся в последние годы нанотехнологии. Так, при получении нанопорошков лазерным испарением [14,15 ], образовании наноструктур при воздействии излучения на ниобат лития [16-22 ], нанесении качественных пленок из магнитного материала [23] для записи информации и др., требуется равномерное распределение интенсивности излучения с резкими краями (П-образное распределение) в зоне взаимодействии излучения с материалом. Существующие способы формирования П - образного распределения интенсивности излучения достаточно сложны, неудобны при эксплуатации и не всегда дают желаемый результат [24 ].

В импульсно-периодическом режиме работы газовые лазеры высокого давления с поперечной накачкой также позволяют реализовать высокую среднюю мощность излучения от нескольких ватт до десятков киловатт[1], соответствуя тем самым разным технологическим требованиям. Но в процессе работы в импульсно-периодическом режиме средняя мощность излучения газовых лазеров постепенно снижается, создавая неудобства, в основном, из-за деградации рабочей смеси [25, 26] и загрязнений оптических элементов резонатора [27]. Разработанные к настоящему времени различные системы восстановления газовых смесей основаны либо на вымораживании ненужных примесей, либо на связывании их в высокотемпературных печах с использованием дорогих химических веществ. Системы регенерации рабочей среды газовых лазеров, основанные на применении криогенной техники [28] и высокотемпературных нагревательных [29] элементов сложны, дороги и неудобны при эксплуатации. Поэтому, несмотря на уже имеющиеся системы восстановления газовых смесей, проблема разработки простых систем поддержания состава газовой смеси на одном уровне до сих пор остается актуальной.

В случае импульсно-периодического ТЕ СОг-лазера высокого давления, требование равномерного распределения интенсивности излучения в пучке дополняется еще одним необходимым качеством - энергия в течение импульса излучения должна как можно равномернее распределяться во времени. В противном случае, мощный кратковременный выброс энергии в начале импульса излучения создает плазму на мишени, которая в дальнейшем отражает остальную часть импульса, тем самым значительно снижая эффективность воздействия луча. Чтобы избежать потери энергии излучения при отражении от плазмы, нужно применять специальные резонаторы и различные устройства, увеличивающие длительность импульса излучения, а также выбрать оптимальные давление и состав газовой смеси [26, 30]. Кроме того, для TEA СОг-лазеров также необходимо разработать систему регенерации, не требующую высокотемпературного нагрева.

Широкое применение лазеров в инфракрасной и видимой областях спектра во многом обусловлено возможностью управления параметрами их пучков с помощью различных электрооптических модуляторов типа ячейки Керра, Поккельса. Но в ультрафиолетовой области, в особенности - в вакуумной УФ части спектра электромагнитных излучений к настоящему моменту отсутствуют материалы со свойствами, необходимыми для оптических модуляторов. Эту проблему можно решить, создавая новые материалы, либо преобразованием излучения не при прохождении его через вещество, а при его отражении от поверхности, изменив ее коэффициент отражения различными способами.

Основное внимание в диссертационной работе было уделено решениям перечисленных проблем.

Цель работы. Исследование пространственно-временных, энергетических характеристик импульсно-периодических ТЕ ХеС1- и СОг-лазеров.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи исследований:

1. Создать ТЕ ХеС1-, СОг-лазеры и исследовать их характеристики с целью улучшения и оптимизации пространственно-временных и энергетических параметров излучения.

2. Исследовать возможность формирования равномерного распределения интенсивности лазерного излучения по сечению пучка с резкими краями.

3.Создать и исследовать системы регенерации: а) газовой смеси ХеС1-лазера без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств и разработать методику ее восстановления; б) газовой смеси СОг-лазера и разработать методику ее восстановления при относительно невысоких температурах нагрева, используя недорогие твердотельные катализаторы.

4. Исследовать возможность увеличения коэффициента отражения алюминиевой пленки при одновременном воздействии наносекундных импульсов лазерного излучения и тока большой плотности.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 122 страницах машинописного текста, иллюстрируется рисунками, таблицами. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка (159 источников).

Выводы к главе 4

1. Показано необратимое улучшение отражательной способности Я алюминиевой пленки до 25% как одновременным воздействием импульсами лазерного излучения и тока, так и отдельно излучением. При дальнейшей оптимизации параметров импульсов тока и излучения можно предположить, что увеличение И. будет значительнее.

2. Одновременное воздействие импульсов лазерного излучения (т = 15 - 30 не, Р ~106 Вт/см2) и импульсов электрического тока () = 107 + 108 А/см2, т = 50 - 120 не) на алюминиевые пленки приводят к обратимым увеличениям коэффициента отражения алюминиевой пленки до 5 - 6%.

Заключение

В настоящей работе представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований пространственно - временных, энергетических характеристик излучения импульсно - периодических ТЕ ХеС1 - и СОг - лазеров. Направление и характер проведенных исследований в основном определялись тремя факторами: во - первых -решением исключительно актуальных и фундаментальных научных проблем сотрудниками лаборатории квантовой электроники ИЭФ УрО РАН; во - вторых -чисто технологическими требованиями к качеству излучения эксимерных и угле-кислотных лазеров при их использовании для обработки различных материалов; в-третьих - содержанием НИР по созданию отпаянных эксимерных лазерных систем специального назначения.

В ходе проведенных исследований получены новые экспериментальные и расчетные данные, а также сделаны выводы на основе их сравнения и анализа.

Результаты исследований позволили сделать следующие основные выводы:

1. Формирование одномодового излучения в импульсно-периодическом ХеС1-лазере при длительностях импульса излучения 15 - 30 не невозможно без использования угловых фильтров и ограничения апертуры луча диафрагмами независимо от типа выбранного оптического резонатора.

2. Расходимость W = 1,16 Wд^ф = 1,4x1с4 рад.) получена при использовании самофильтрующего неустойчивого резонатора и достигнута расходимость = 1,5 Wд^ф. = 9.3x10'5 рад.) в случае применения неустойчивого резонатора с несимметричным выводом.

Неустойчивый резонатор с выпуклыми зеркалами и со смещенным выходным зеркалом формирует излучение по расходимости, близкой к дифракционной, при сохранении энергии до ~ 60% в дифракционном керне. Основная часть излучения сосредоточена в квадрате или прямоугольнике со сторонами, отличающимися по длине незначительно.

3. Показано, что при типичных экспериментальных условиях влияние скорости прокачки газа и частоты следования импульсов на расходимость лазерного излучения сравнительно мало. В импульсно-периодическом режиме работы ХеС1-лазера оптические неоднородности в газовой среде, вызванные прокачкой газовой смеси и высоковольтным разрядом накачки, увеличивают расходимость до 7 - 8 %.

4. При использовании устойчивого резонатора с несимметричным выводом луча получено увеличение длительности излучения СОг - лазера до 40 мкс при энергии в импульсе до 160 мДж.

5. Впервые на одной лазерной установке с двухконтурной системой накачки разряда обнаружено два максимума в зависимости энергии излучения от соотношения обострительной емкости С0б к накопительной С„, сильноотличающихся по величине при Соб/С„= 0,06 и Соб/С„= 0,7.

6. Создана и исследована система регенерации газовых смесей ХеС1 лазера, которая обеспечивает эффективную очистку от мелкодисперсных частиц и ряда вредных молекулярных примесей, восстанавливает газовую среду при комнатной температуре без использования криогенной аппаратуры и нагревательных устройств с помощью небольшого количества двух недорогих реагентов и без замены газовой среды.

7. Разработан метод рефрактометрического определения микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе эксимерного ХеС1-лазера, основанный на изменении показателей преломления сильноконцентрированных растворов NaOH при введении в них небольших количеств HCl. Предел обнаружения составляет 0,3 мкг, минимально определяемая концентрация — HCl Зх10~5 % масс. Продолжительность анализа 5-7 мин.

8. Создана и исследована система регенерации газовых смесей С02-лазера, позволяющая восстанавливать газовые смеси при относительно невысоких температурах нагрева на основе использования недорогих твердотельных катализаторов ИКТ-12-9 и ИК-12-11. Их применение позволяет стабилизировать мощность излучения лазера на первоначальном уровне.

9. Разработан метод формирования П - образного распределения интенсивности излучения по сечению пучка при его фокусировке, основанный на использовании геометрических аберраций в неустойчивом резонаторе с несимметричным выводом излучения. Для осуществления этого метода необходимы следующие условия: 1) угловая расходимость лазерного излучения W < 3 W диф ; 2) отсутствие оптических элементов, ограничивающих апертуру лазерногопучка, между выходным зеркалом резонатора и коллимирующей оптической системой; 3) оптические элементы коллими-рующей системы должны находится на одной оптической оси с лазерным пучком.

10. В ходе проведенных экспериментов обнаружен эффект обратимого увеличения коэффициента отражения алюминия до 5 - 6% при пропускании тока высокой плотности и предложено качественное объяснение этого явления.

Результаты, представленные в настоящей работе, открывают возможность дальнейших исследований.

Во-первых, в результатах исследований по формированию равномерного распределения интенсивности лазерного излучения с резкими краями были приведены оценочные расчеты величины астигматизма. Для строгого обоснования предложенного метода получения П - образного распределения интенсивности излучения необходимо решить задачу формирования электромагнитного поля в неустойчивом резонаторе с несимметричным выводом излучения с учетом основных видов аберраций.

Во-вторых, при проведении экспериментальных исследований по увеличению отражательной способности алюминиевой пленки за время действия наносекундных импульсов излучения и тока нами получены результаты беэ учета толщины оксидной пленки образцов. Для получения более полной картины процессов, происходящих в системе «металл + оксидная пленка» при пропускании импульсов тока плотностью до 100 МА/см и S воздействии наносекундных импульсов лазерного излучения мощностью до 10 МВт/см нужно провести исследования с постоянным контролем толщины как алюминиевой, так и оксидной пленки.

Следует особо подчеркнуть, что разработку нового метода по формированию равномерного распределения интенсивности лазерного излучения по сечению пучка с резкими краями невозможно было бы осуществить без высокоточного трехкоординатного стола с электронным блоком управления от ЭВМ. С помощью прецизионного трехкоординатного стола нами были проведены исследования распределения интенсивности лазерного пучка на разных расстояниях от коллимирующей системы с точностью до микрона при перемещении держателя образца в одном направлении.

В заключении автор выражает глубокую благодарность: научному руководителю профессору, доктору физ.-мат. наук Осипову В.В. за поддержку и помощь при проведении исследований, обсуждения и написания работы; Каширину В.И.

- за консультации по оптическим системам, составление программы по расчету распределения интенсивности излучения в фокальной и близфокальной областях; Лисенкову В.В.

- за помощь при объяснении увеличения отражательной способности алюминиевой пленки при воздействии импульсов тока наносекундной длительности; Соломонову В.И и Журавлевой В.П. - за полезные обсуждения по оптическим аберрациям в оптических системах; Никифорову A.B. - за помощь в проведении экспериментов по СОг - лазеру; Кро-паневу А.Ю. - за консультацию, обсуждения результатов исследований по восстановлению рабочей смеси лазера и предоставлении химических реагентов для системы регенерации XeCl - лазера ; Тонкачеву В. И и Гвоздкову А. Н. - за предоставленные образцы для проведения исследований по отражению алюминиевых пленок.

1. СОг-усилитель с большой апертурой / В.В. Апполонов и др.. // Квантовая электроника.-1987.-Т.14,№1.-С. 220-221.

2. Осаждение пленок и покрытий разложением металлоорганических соединений. М.: Наука, 1981.-257 С.

3. Naiay J. Excimer laser annealing of ion-implanted silicon / J. Naiay etc. // J. Appl. Phys.- 1984. Vol. 55, N 4. - P. 1125 - 1130.

4. Electrical properties of laser chemically doped silicon / T.F. Deutsch etc. // 1981. - Vol. 39,N 10.-P. 825-827.

5. Ibbs R.G. Ultra-violet laser doping of silicon / R.G. Ibbs, M.L. Uoyd // Opt. and Laser Techn. -1983. N 2. - P. 36 - 39.

6. Efficient Si solar cells by laser photochemical doping / T.F. Deutsch etc. //Appl. Phys. Lett.- 1981. Vol. 38, N 3 . - P. 144 - 146.

7. Deutsch T.F. Application of Excimer laser to simicondustor processing/ T.F. Deutsch // PTOC. Intern. Conf. Austria. July 1984, Springer-Verlag. P. 239 - 251.

8. Metall-silicon reaction using pulsed excimer and ruby laser / E.D. Anna etc.//Proc. Intern. Conf. Austria. July 1981, Springer-Verlag.- P. 370 374.

9. Sejka J. /Ultraviolet (193 nm) laser induced oxygen exchage and bulk diffusion in gallium arsenide native oxides / J. Sejka, J. Perriere, R. Srinivasa //Appl. Phys. Lett. -1985. Vol. 46, N 8.-P. 773-775.

10. Metal film removal and pattering using a XeCl laser / J.E. Andrew, P.E. Dyer. R.D. Greenough, P.H. Kly //Appl. Phys. Lett. 1983. - Vol. 43, N 11. - P. 1076 - 1078.

11. Koren G. Emission spectra and etching of polymers and graphite irradiated by excimer laser / Koren G., Yeh J.T.C. // J. Appl. Phys. 1984. - Vol. 56, N 7. - P. 2120 - 2126.

12. Excimer laser projection photoetching / M. Latta, R. Moore, S. Rice, K. Jain // J. Appl. Phys. -1984. Vol. 56, N 2. - P. 586 - 589.

13. Хартфорд А. Лазерная очистка веществ / А. Хартфорд, Дж. Кларк / Применение лазеров в спектроскопии и фотохимии / Под ред. И.А. Семиохина. М.: Мир, 1983. - С. 213 -231.

14. Laser synthesis of nanopowders / V.V. Osipov etc. // Laser Physics. 2006. - Vol. 16, N 1. -P. 116-125.

15. Formation of Self-similar Surface Nanoscale Domain Structures in Lithium Niobate Caused by Pulse Laser Irradiation / V.Ya. Shur etc. // The 8th Russia /CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity: abstract book. Tsukuba, 2006. - P. 91.

16. Self-similar Nano-domain Structures in LiNbC>3 Caused By Laser Irradiation / V.Ya. Shur etc. // The 9th International Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures: abstract book. Dresden, 2006. - P. 224.

17. Formation of self-assambled Nano-domain Structures in LiNbCb Caused by Lser Irradiation / V.Ya. Shur etc. // The 8th European Conference on Applications of Polar Dielectrics: abstract book. Metz, 2006.-P. 294.

18. Self-similar Nano-scale Surface Domain Structures in Lithium Niobate: Formation by Laser Irradiation / D.K. Kuznetsov etc. // The 5th International Seminar on Ferroelastic Physics-Voronezh, 2006 .-P. 130.

19. Поверхностные самоподобные нано-доменные структуры в LiNbCb индуцированные лазерным облучением / В.Я. Шур и др. // Оптика и спектроскопия конденсированных сред: тезисы конференции. Краснодар, 2006. - 1 С.

20. Самоподобные нано-доменные структуры в LiNbOj индуцированные лазерным облучением / В.Я. Шур и др. // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении: тезисы 6-го международного семинара Астрахань, 2006.

21. Magnetic properties of Рез04 thin films grown on different substrates by laser ablation / M.L. Parames, Z. Viskadourakis, M.S. Rogalski, J. Mariano, N. Popovici, J. Giapintzakis, O. Conde // Appl. surf. sci. 2007. - Vol. 15, iss. 5. - P. 8201 - 8205.

22. Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в СОг-лазере с обобщенным конфокальным резонатором / В. Турин, В.А. Епишин, В.А. Маслов, И.М. Милитинский, В.А. Свич, А.Н. Топков // Квантовая электроника. -1998. Т. 25, №5. - С. 424-428.

23. Веденов А.А. Характеристики лазерного излучения импульсно-периодического СОг лазера с замкнутым газовым циклом / А.А. Веденов, С.В. Дробязко, М.М. Корзинкин // Квантовая электроника. -1980. Т.7, № 6. - С. 1186 - 1190.

24. О причинах снижения мощности импульсно-периодического ХеС 1 -лазера в процессе работы / В.Ю. Баранов и др. // Квантовая электроника. 1983. - Т. 10, № 11. - С. 2336 -2340.

25. Industrial Eximer Lasers: Continuous Operation and Proven Applications / Lindsay Austin, Dirk Basting, Hans-Jurgen Kahiert, Wolfgang Muckenheim, Urich Rebhan // SPIE. Gas Laser Technology, 1988. - Vol.894. - P. 3 - 8.

26. Kutschke K. 0. Rare gas recovery systems for rare gas halide lasers / K. 0. Kutschke, P. A. Hackett, and C. Willis // Rev. Sci. Instrum. 1981. - Vol. 52, N 11. - P. 1655 - 1656.

27. A closed-cycle gas recirculating system for rare-gas halide Eximer lasers / M. Philp etc. // Appl. Phys. Lett. 1978. - Vol. 32, N 5. - P. 291 - 292.

28. Girard A. The effects of the insertion of a CW low-preasure CO2 laser into a TEA CO2 laser cavity / A. Girard // Opt. Commun. 1974. - Vol. 11, N 4. - P. 346 - 351.

29. Григорянц A.T. Основы лазерной обработки материалов.-M.: Машиностроение,1989.-304 С.

30. Self-filtering unstable Resonator Operation of XeCl Eximer Laser / Boffa V. etc. // JEEE J. Quant. Electron. 1987. - Vol. 23, N.8. - P.1241 - 1244.

31. James D. High magnification unstable resonator excimer laser / D. James, T. McKee, W. Skrlac // IEEE J. Quant. Electron. 1979. -Vol. 15, iss. 5. - P. 335 - 336.

32. Иванов Н.Г. Повышение яркости излучения ХеС1-лазера с апертурой 20 см. / Н.Г. Иванов, В.Ф. Лосев. Препринт ИСЭ СО РАН. - Томск, 1994, N2.-14 С.

33. Технологический СОг-лазер мощностью 3кВт с высоким качеством излучения / А. И. Иванченко, В.В. Крашенинников, А. Л. Смирнов, В.Б. Шульятьев // Квантовая электроника. 1994. - Т. 21, № 7. - С. 643 - 646.

34. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки / Ю.А. Ананьев М.: Наука,1990.-264 С.

35. Gobbi P.G. A novel unstable resonator configuration with a self filtering aperture / P.G. Gobbi, G.S. Reali // Opt. Comm. 1984. - Vol. 52, iss. 3. - P. 195-198.

36. Siegman A.E. Unstable optical resonators / A.E. Siegman // Appl. optics. 1974. - Vol. 13, N 2. -P.353 -367.

37. Detailed optical characterization of a near diffraction limited xenon fluoride laser / C. Lon-dono etc. // IEEE J. Quant. Elektron. 1988. - Vol. 24, N 12. - P. 2467 - 2475.

38. Fulghum S.F. Transient refractive index measurements in XeF laser gas mixtures / S.F.Fulghum, D.W. Trainor, C.H. Appel // IEEE J. Quant. Elektron. 1989. - Vol.25, N 5. - P. 955-962.

39. Климков Ю.А. Прикладная лазерная оптика / Ю.А. Климков. М.: Машиностроение, 1985.-С.61.

40. Формирование основной моды излучения ИПЛ ХеС1-лазера и уменьшение ее расходимости / В.В.Осипов, А.Н. Орлов, К.В.Баянов, В.Ф.Лосев // Оптика атмосферы и океана.-1998.- Т. 11, №2-3.-С. 100-103.

41. Характеристики излучения ХеС1-лазера с неустойчивым резонатором и несимметричным выводом излучения / В.В.Осипов, А.Н. Орлов, В.И.Каширин, В.И.Соломонов,

42. A.B. Коротаев // Квантовая электроника. 1999. - Т. 28, №2. - С. 157 - 160.

43. Осипов В.В. Изменение характеристик излучения ХеС1-лазера после ее фокусировки /

44. B.В. Осипов, А.Н. Орлов, А.И. Липчак // Лазерные технологии 98: тезисы докладов VI Международной конф. - Шатура, 1998. - 2 С.

45. Звелто О. Физика лазеров / О. Звелто. М.: Мир, 1979. - 373 С.

46. Тарасов Л. В. Физика процессов в генераторах когерентного оптического излучения / Л. В.Тарасов. М.: Радио и связь, 1981. - 440 С.

47. Быков В. П. Лазерные резонаторы / Быков В. П., Силичев О. О. М.: Физматгиз, 2004. -320 С.

48. Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в СОг-лазере с обобщенным конфокальным резонатором / В. Турин и др. // Квантовая электроника. -1998.-Т. 25, №5.-С. 424-428.

49. Иванов Н. Г. Формирование минимальной расходимости излучения в ХеС1-лазере с апертурой 12 х16 см / Н. Г. Иванов, В. Ф. Лосев // Квантовая электроника. 1996. - Т.23, №9.-С. 611-615.

50. Промышленное применение лазеров / Под ред. Г. Кебнера. М.: Машиностроение, 1988.

51. Wagner M. High-performance laser beam shaping and homogenization system for semiconductor processing / M. Wagner, H.D. Geiler, D. Wolff // Measurement Science and Technology. -1990.-Vol. l,iss. ll.-P. 1193-1201.

52. Veldkamp W.B. Beam profile shaping for laser radars that use detector arrays / W.B. Veld-kamp, C.J. Kastner // Appl. Opt. 1982. - Vol. 21, iss. 2. - P. 345.

53. Парыгин B.H. Оптическая обработка информации / B.H. Парыгин, В.И. Балакший. -М.: МГУ, 1987.

54. Сухоруков А.П. Проблемы управления пространственной структурой световых пучков / А.П. Сухоруков, В.А. Трофимов // Итоги науки и техники. Сер. Управление пространственной структурой оптического излучения,-М.: ВИНИТИ, 1990. Т. 1. - С.71.

55. Визнюк С.А. О выпрямлении распределения интенсивности гауссовых пучков асферическими линзами / С. А. Визнюк, А.Т. Суходольский // Квантовая электроника. 1990 . -Т. 17,№2.-С. 214-217.

56. Geary J.M. Data analysis in fiber optic testing of cylindrical optics / J.M. Geary // Opt. Eng. 1989.-Vol. 28.-P. 859.

57. Благодатова Н.Б., Гамолина O.B., Осипенкова M.B. Тезисы докладов

58. VIII всес. конф.«Фотометрия и ее метрологическое обеспечение». М., 1990 . - С. 187.

59. Сакян A.C. Преобразование гауссовых пучков с помощью пространственно-неоднородного светоотделителя / A.C. Сакян // Квантовая электроника. 1989 . - Т. 16, №13.-С. 613-616.

60. Chao S.H. Theoretical analysis of stable and unstable aspherical laser cavities / S.H. Chao, D.L. Sheali // Appl.Opiics. 1988 . - Vol.27. - P. 75 - 79.

61. Никитенко А.Г. Формирование негауссова профиля интенсивности в лазере с неоднородными зеркалами / А.Г. Никитенко, Ю.В. Троицкий // Квантовая электроника. 1982. -Т. 9, №8. -С. 1600- 1607.

62. Матизен Ю.Э. Получение негауссовых световых пучков в лазере с выходным зеркалом, имеющим плавную амплитудную неоднородность / Ю.Э. Матизен, Ю.В.Троицкий // Квантовая электроника. 1986.-Т. 13.-№7. -С. 1437- 1441.

63. Graded-phase mirror resonator with a super-gaussian output in a CW-CO2 laser / R.V. Van Neste etc. // IEEE J. Quant. Elektron. 1994. - Vol.30, N 11. - P. 2663 - 2669.

64. Матизен Ю.Э. Получение пучка с равномерным распределением интенсивности в лазере с внутрирезонаторным неоднородным свветоотделителем / Ю.Э. Матизен, Ю.В. Троицкий // Квантовая электроника. 1989. - Т. 16, №3. - С. 604 - 609.

65. Матизен Ю.Э. Управление профилем выходного пучка лазера с помощью неоднородного интерфотометра / Ю.Э. Матизен, Ю.В. Троицкий // Квантовая электроника. 1988. -Т. 15, №1.- С. 208-211.

66. Сравнительный анализ резонаторов одномодовых лазеров / Вахитов Н.Г., Исаев М.П., Кушнир В.Р., Шариф Г.А. // Квантовая электроника. 1987. -Т. 14, №8. - С. 1633 - 1637.

67. Кропанев А. Ю. Характеристики импульсно-периодического ХеС1-лазера с системой регенерации газовой смеси / А. Ю. Кропанев, А. Н. Орлов, В.В. Осипов // Квантовая электроника. 1996. - Т.23, №3 . - С. 225 - 228.

68. Захаров В. П. Малоапертурные импульсно периодические электроразрядные лазеры с плазменными электродами и высокой частотой повторения импульсов : дис. докт. физ.-мат. наук. - Самара, 1998.

69. Phillips Е. A. Off axis unstable laser resonator: operation / E. A. Phillips, J. P. Reilly, D. B. Northam//Appl.Opt.- 1976.-Vol. 15,N9.-P. 2159-2166.

70. Слюсарев Г.Г. Теория оптических систем / Г.Г. Слюсарев.- 2-е изд. М., 1981.

71. Борн М. Основы оптики / М. Борн, Э. Вольф. М.: Наука, 1973. - 720 С.

72. Расходимость излучения электроразрядного ХеСЬлазера в импульсно-периодическом режиме / В.Ю. Баранов, и др. // Квантовая электроника. 1988. -Т. 15 , №9. - С. 1712 -1718.

73. Слюсарев Г.Г. Методы расчета оптических систем / Г.Г. Слюсарев. M.-JL: Машиностроение, 1963. -670 С.

74. Каширин В.И. Универсальная асферическая поверхность / В.И. Каширин. 1985. -Деп. в ВИНИТИ 26.12.84,8358-84 РЖ Физ., i 3, ЗЛ570.

75. Персональный компьютер "ZS-SPECTRUM". Прикладная графика / М.: Инфорком, 1993.

76. Попов Г.М. Современная астрономическая оптика / Г.М.Попов. М.: Наука, 1988.

77. Ландсберг Г. С. Оптика / Г. С. Ландсберг . М.: Физматгиз, 2003. - 848 С.

78. Губель Н.Н. Аберрации децентрированных систем / Н.Н. Губель. -Л., 1975.- 272 С.

79. Ануфрик С.С. Влияние параметров LC-контура на энергию генерации ХеС1-лазера / С.С. Ануфрик, К.Ф. Зноско, А.Д. Курганский // Квантовая электроника. 1989. - Т. 16, №11.-С. 2228-2231.

80. Электроразрядный эксимерный Хе-С1-лазер с длинным импульсом генерации / В.В. Атежев и др. //Квантовая электроника. 1991.-Т. 18.-С. 560-562.

81. Хирамацу М. Компактный и надежный Хе-С1-лазер с автоматической предионизацией / М. Хирамацу, Т. Гото // ПНИ. 1986. - №4. - С. 18 - 23.

82. Efficient and compact discharge XeCl laser with automatic UV preionization / M. Kenzo, T. Yuzo, H. Toshifimi, S. Tokuzo // Rev. Sci. Instrum. 1985. - T. 58, N 2. - P. 201 - 203.

83. Industrial Eximer Lasers: Continuous Operation and Proven Applications / Lindsay Austin, Dirk Basting, Hans-Jurgen Kahiert, Wolfgang Muckenheim, Urich Rebhan // SPIE, Gas Laser Technology. 1988. - Vol. 894. - P. 3 - 8.

84. Tennant R. /Control of contaminants in XeCl lasers / R. Tennant // Laser Focus. P. 66-68.

85. Газовые лазеры / Под ред. И. Мак-Даннели и У. Нигена; пер. с англ.-М.: Мир, 1986 С. 391 -393.

86. О причинах снижения мощности импульсно-периодического XeCl-лазера в процессе работы / В.Ю. Баранов и др. // Квантовая электроника. 1983. - Т. 10, № 11. - С. 2336 -2340.

87. Фрумина Н. С. Хлор / Н. С. Фрумина, Н. Ф. Лисенков, М. А. Чернова. М: Наука, 1983.- 190 С.

88. Ланоба И. С. Активные среды эксимерных лазеров / И. С. Ланоба, С. И. Яковенко / Квантовая электроника. 1980. - Т.7, №4. - С. 677 - 719.

89. Lifetime extension of XeCI and KrCl lasers with additives / T. J. McKee, D. J.James, W. S. Nip, R. W. Weks // Appl. Phys. Lett. 1980. - Vol. 36, N 12. - P. 943-945.

90. United States Patent №4661963, МПК4 HOIS 3/223. Recovery system for xenon chloride laser /Chi-Sheng Liu et. al., Westinghouse Electric Corp., Pittsburgh, Pa. -№788,301 ; Field Okt. 17.1985 ; Date of Patent Apr. 28.1987. P. 4.

91. Орлов A.H. Импульсно-периодический ХеС1-лазер с системой регенерации газовой смеси/ А.Н.Орлов, В.В.Осипов, А.Ю. Кропанев // Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул (ИЛПАМ-95): материалы междунар. конфер. Томск. - 1995.

92. Osipov V.V. TEA СО2 and eximer lasers with high specific output / V.V.Osipov, V.V. Lis-enkov, and A.N. Orlov // Gas Lasers-Recent Development and Future Progress. Moskow, July 2-6,1995.-P. 12.

93. Орлов A. H. Влияние характеристик объемного разряда на энергию излучения им-пульсно-периодического ХеС1-лазера / А. Н.Орлов, В.В. Осипов, А.Ю.Кропанев // VII конференция по физике газового разряда: тез. докл. Самара, 1994. - 2 С.

94. Способ регенерации газовой среды ксенонхлоридного лазера и система ее осуществления: пат. 2097890 Рос. Федерация / Орлов А.Н., Кропанев А.Ю., Осипов В.В.; заявитель и патентообладатель ИЭФ УрО РАН; зарегистрирован 27.11.97. 5С.

95. Орлов А. Н. Рефрактометрическое определение микроколичеств хлористого водорода в газовой фазе / А. Н. Орлов, А. Ю. Кропанев, Е. А. Чуксина // Заводская лаборатория.- 1994,-№9.-С. 14-15.

96. Орлов А.Н. Оптико-акустический метод определения НС1 в газовой фазе/ А.Н. Орлов, В.В.Никифоров Деп. в ВИНИТИ 19.02.96, № 513 - 696.

97. Макаров М.К. Устойчивость самостоятельного электрического разряда накачки экси-мерных лазеров: дис. канд. физ.-мат. наук / Макаров Максим Константинович. Томск, ИСЭ СО РАН, 1993.-89 С.

98. Гороновский И. Т. Краткий справочник по химии / И. Т. Гороновский, Ю. Назаренко, Е. Ф. Некряч // Киев: Наукова думка, 1987. 646 С.

99. Устойчивость самостоятельного разряда в эксимерных смесях / Ю.И. Бычков, Пантелеев В.П., А.Суслов, А.Г. Ястремский // Физика плазмы.- 1989 Т. 15, вып.З - С. 330-334.

100. Гельмуханов Ф.Х. Светоиндуцированная диффузия газов / Ф.Х. Гельмуханов, A.M. Шалагин // Письма в ЖЭТФ. 1979. - Т.29, №12. - С.773 - 776.

101. Price Н. Т. High repetition rate sealed CO2 TEA laser usingheterogeneous catalysts / H. T. Price, S. R. Shaw // NASA Tech. Rep.- 1987,- N 87,- P. 20529.

102. Scattering and chlorine absorption in discharge-pumped XeCI excimer lasers / H. -J. Weig-mann etc. // Appl. Phys. B. 1991. - vol. 52, N4. - P. 262 - 265.

103. Conference on Lasers and Electro-optics, Technical Digest Series / Y. Kawakubo, S. Oqura, R. Sasaki, Y. Kubota, A. Miki. Washington, 1989. - Vol. 7. - P. 102.

104. Stark D. S. A compact sealed pulsed C02 TEA laser / D. S. Stark, P. H. Cross, H. Foster // IEEE J. Quant. Elektron. 1975. - Vol. QE-11. - P. 774 - 778.

105. Месяц Г.А. Импульсные газовые лазеры. / Г.А. Месяц, В.В. Осипов, В.Ф. Тарасенко-М.: Наука, 1991.-272 С.

106. Cobine J.D. Gaseous conductor theory and engineering application / J.D. Cobine. N.Y.: Dover, 1941.-P. 177- 181.

107. Bruce F.M. Calibration of uniform-field spark gap for high volume measurement atpower frequencies / F.M. Bruce //J. Inst. Electr. Eng. 1947. - Vol. 94, N 4. - P. 138 - 149.

108. Harrison J.A. A computer study of uniform-field electrodes / J.A. Harrison // Brit. J. Appl. Phys.- 1967.-Vol. 18, № 11.-P. 1617-1627.

109. Felici N.J. Lei surfaces a champ electrique constant / N.J. Felici // Rev. Gen. Electr. 1950. -Vol. 59,N11.-P. 479-501.

110. Чанг Т. Дж. Улучшение профиля электродов, применяемых для создания однородного поля в лазерах с поперечным разрядом и в других областях / Т. Дж. Чанг // ПНИ. 1973. -Т. 44, №4.-С. 43-46.

111. High-power СО2 later with graphite electrodes / M. Kasamatsu etc. // IEEE J. Quant. Electron. 1982. - Vol. 18, N 2. - P. 173 - 175.

112. Mesyats G. A. Compact CO2 lasers operating in the pulsed repetitive mode /G. A. Mesyats , V.V. Osipov, V.M. Orlovsky // Proc. Intern. Conf. "Laser ' 88". Lake Tanoe: STS press: McLean, 1989.- P. 343-346.

113. Mesyats G. A. Pulsed Gas Lasers / G. A. Mesyats, V.V. Osipov, V. F. Tarasenko // SPIE Optical Engineering Press. Bellindham. Wash., 1995. - P. 272.

114. Theoretical operational life study of the closed-cycle transversely excited atmospheric CO2 laser / H. Hokazono, M. Obara, K. Midorikawa, H. Tashiro // J. Appl. Phys. 1991. - Vol. 69, N 10.-P. 6850-6868.

115. Catalyst for long-life closed-cycle C02 laser / D. R Schryer, B. D. Sidney, 1. M. Miller, R. V. Hess, G. M. Wood, G. Batten // NASA Tech. Rep. 1987. - N 87.- P. 20532.

116. Price H. T. High repetition rate sealed CO2 TEA laser usingheterogeneous catalysts /Н. T. Price, S. R. Shaw // NASA Tech. Rep.- 1987.- N 87.- P. 20529.

117. Catalyzed recombination of CO and O2 in sealed CO2 TEA laser gases at temperatures down to 27° С / D. S. Stark and M. R. Harris // J. Phys. E: Sci. Instrum. - 1983. - Vol. 16, N 6. - P. 492-496.

118. Macken J. A. CO2 laser performance with a distributed gold catalyst / J. A. Macken, S. K. Yagnik, M. A. Samis // IEEE J. Quant. Elektron. 1989. - Vol. 25. - P. 1695 -1703.

119. Uchida Y. Effects of H2 and CO additives on the O2 accumulation in the TEA C02 laser / Y.Uchida, S. Okuyama, S. Sato, and T. Goto // Japan, J. Appl. Phys. 1990. - Vol. 29, N 7. - P. 1266-1269.

120. Marchetti J. R. Sealed, miniaturzed. corona-preionized, high-repetition-rate TEA CO2 laser using hydroges buffered gas mixtures / J. R. Marchetti, E. Penco, and G. Salvetti // IEEE J. Quant. Elektron. 1985. - Vol. QE-21. - P. 1766 - 1771.

121. Изменение характеристик импульсно-периодического лазера в процессе работы/ Беляков И.И., Богданов П.И., Осипов В.В., Тельнов В.А. // Лазерная техника и опто-электроника. 1991. - № 3. (59). - Сер. 11. - С. 56.

122. Horasono Н. Theoretical Analysis of the CO2 Molekule Decomposition and Contaminant Yield in Transversely Exited CO2 Laser Discharge / H. Horasono, H. Fujimoto H. / J. Appl. Phys. 1987. -Vol. 62, N5.-P. 1585-1594.

123. Исследование характеристик системы регенерации газовой смеси С02-лазера с твердотельным катализатором / В.В.Осипов, А.В. Никифоров, А.Н. Орлов, В.А.Садыков, JI.A. Исупова//Оптика атмосферы и океана. 1997. - Т. 10, №11- С. 1302-1305.

124. TEA СОг-лазер с системой регенерации газовой смеси / В.В.Осипов, А.В. Никифоров, А.Н. Орлов, В.А. Садыков, Л.А.Исупова // Приборы и техника эксперимента-1998.-№2.-С. 110-113.

125. Osipov V.V. Space Discharge and Gas Lasers / V.V.Osipov, V.V. Lisenkov, A.N. Orlov // Laser Physics.-2006.-V. 16, N1.-P. 1-12.

126. Никифоров B.B. Импульсно-периодический ТЕ СОг-лазер с плавноперестраиваемой добротностью резонатора и длительным импульсом излучения / В.В.Никифоров, А.Н. Орлов // Оптика атмосферы и океана.- 1995. Т. 8, № 11. - С. 1622 - 1625.

127. Никифоров В.В. Импульсно-периодический ТЕ СОг-лазер с перестраиваемыми длительностью и энергией излучения / В.В.Никифоров, А.Н. Орлов, В.В.Осипов // Приборы и техника эксперимента. 1995. - № 6. - С. 99 - 102.

128. Малогабаритный СО2-лазер с высокой частотой следования импульсов / В.А. Визирь, В.В. Осипов, В.А Тельнов, Г.М. Хамидулин // Квантовая электроника. 1988. - Т. 15, №6. -С.1256.

129. Stark D. A compact sealed pulsed С02 TEA laser / D. Stark, P. Cross, H. Foster //IEEE J. Quant. Elektron. 1975. - Vol. 11, iss. 9. - P. 774 - 778.

130. Plasma chemistry of the closed-cycle 1kHz transversely excited atmospheric CO2 laser with an efficient catalytic CO2 regeneration / H. Hokazono etc. // IEEE J.Quant. Electron. 1992. -Vol. 28, N8.-P. 1792-1797.

131. Плазменно-химические явления при окислении ванадия под действием лазерного излучения / В.И. Бойко и др. // Краткие сообщения по физике. 1982. - Т.З, № 9- С.49 -55.

132. Твердые тела под давлением / Под ред. Пола В. И. Варшауера Д. М.: Мир, 1966. -524 С.

133. Физико химические свойства окислов / Под ред. С. В. Самсонова. - М., Металлургия, 1978.

134. Термоэлектрические явления при окислении ванадия под действием лазерного излучения / Ф.В. Бункин и др. // Квантовая электроника. 1982. - Т. 9, № 9. - С. 1848 - 1850.

135. Ивлев И.В. Взаимодействие импульсного лазерного излучения с приповерхностным слоем электронов эмиссии в присутствии магнитного поля / И.В.Ивлев, М.А.Яковлев // ЖТФ. 1995. - Т.65, вып. 4. - С. 142 - 149.

136. Ивлев И.В. Взаимодействие излучения с приповерхностным слоем термоэлектронов и эффект отрицательной электропроводности. / И.В. Ивлев, К.Б. Павлов, М.А.Яковлев // ЖТФ. -1994. Т.64, вып. 9. - С. 50 - 59.

137. Осипов В.В. Отражательная способность алюминиевой пленки при воздействии импульсов тока и лазерного излучения // В.В.Осипов, А.Н. Орлов, В.В. Лисенков / Оптика атмосферы и океана. 2004. - Т. 17, № 2-3. - С. 206 - 208.

138. Осипов В.В. Исследование отражательной способности алюминиевой пленки при одновременном воздействии импульсов тока и лазерного излучения / В.В.Осипов, А.Н. Орлов, В.В. Лисенков // Письма в ЖТФ. 2004. - Т. 30, вып. 9. - С. 33 - 37.

139. Способ очистки оптических поверхностей: пат. 2119217 Рос. Федерация / Осипов

140. B.В., Орлов А.Н., Царапкин В. В.; заявитель и патентообладатель ИЭФ УрО РАН; за-явл. 16.10.96; зарегистр. 16.10.98. 2 С.

141. Орлов А.Н. Изменение отражательной способности алюминиевой пленки в результате воздействия мощных наносекундных импульсов тока и лазерного излучения /А.Н. Орлов, В.В.Царапкин, А.Н.Гвоздков // Физика и химия обработки материалов 1998-№31. C. 26-29.

142. Физика тонких пленок / под ред. Г. Хааса и Туна; перевод с англ. Т. 2 - М: Мир, 1967.-С. 306.

143. Либенсон М. П. Учет влияния температурной зависимости оптических постоянных металла на характер его нагрева излучением ОКГ / М. П. Либенсон, Г. С. Романов, Я. А. Имас //ЖТФ. 1968 . - Т. 38, вып. 7 - С. 1116 - 1119.

144. Гуревич Г. Л. Воздействие излучения окг на тонкие пленки / Г. Л. Гуревич, В. А. Муравьев // ФХОМ . 1973 . - №1 . - С. 4 - 8.

145. Термохимическое действие лазерного излучения / В. II. Вейко, Г. А. Котов, М. Н. Либенсон, М. II. Никитин //ДАН СССР. 1973. -№ 3. - С. 587 - 590.

146. Болотин Г. А. О температурной зависимости отражательной способности металлов / Г. А. Болотин. // Оптика и спектроскопия. 1965. - Т. 28, вып. 4 . - С. 746 - 747.

147. Нагревание окисляющегося металла излучением СОг-лазера / В. Л. Володькина, К.И. Крылов, М. Н. Либенсон, П. Т. Прокопенко //ДАН СССР. 1973. - Т. 210, №1. - С. 66 -69.

148. Либенсон М. Н. Нагрев и разрушение тонких пленок излучением ОКГ / М. Н. Либенсон // ФХОМ . 1968. -№ 2. - С. 3 - 11.

149. С. Д. Пудков. Изменение коэффициентов отражения меди и алюминия при высоких температурах / С. Д. Пудков // ЖТФ. Т. 47, вып. 3. - С. 649 - 653.

150. Арзуов М.И. Исследование кинетики нагрева металлов в окислительной среде излучением непрерывного СОг-лазера / М.И. Арзуов, В.И. Конов, С.М. Метелев // Физика и химия обработки материалов. 1978. - № 5. - С. 19 - 23.

151. Динамический метод измерения оптических и диффузных констант окисных пленок / М.И. Арзуов, Ф. В. Бункин, Н. А. Кириченко, В. И. Конов, Б. С. Лукъяпчук // Письма в ЖТФ. -1978. Т. 27, вып. 4. - С. 230 - 234.

152. Влияние диффузии и растворения кислорода в металле при изменении его оптических свойств при нагреве излучением / A.M. Бонч-Бруевич и др. // Письма в журнал технической физики. 1978. - Т. 4, вып. 15. - С. 921 - 926.

153. Влияние эксимерного состава на оптические свойства сплавов при импульсном нагреве излучением / А. Г. Акимов, A.M. Бонч Бруевич, А.П. Гагарин, А.Г. Дорофеев, М.Н. Либенсон, B.C. Макин, С. Д. Пудков // Письма в ЖТФ. - 1980. - Т.6, вып. 16. - С. 1017.

154. Взаимодействие лазерного излучения с веществом. / А. М. Прохоров, И. Урсу, В. И. Иванов, И. Н. Михэилеску. М.: Наука, 1988. - 537 С.

155. Изменение отражательной способности металлов за время действия импульсов ОКГ / A.M. Бонч-Бруевич, Я.А. Имас, Г.С.Романов, М.Н. Либенсон, Л.Н.Мальцев // Письма в ЖТФ. -Т. 38, вып. 5. С. 851 - 855.

156. Вершинин Ю.Н. Электронно-тепловые и детонационные процессы при электрическом пробое твердых диэлектриков / Ю.Н. Вершинин. Екатеринбург, УрО РАН, 2000. -258 С.

157. Haas G. Optical Constants and Reflectance and Transmittance of Evaporated Aluminum in the Visible and Ultraviolet. / G.Haas, J.E.Waylons / J. Opt. Soc. Amer. 1961. - Vol. 51, N 7. -P. 719-722.

158. Соколов А. В. Оптические свойства металлов. / А. В. Соколов. M.: Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1961.-464 С.