Н. Мухибов, В.К. Орлов, А.Т. Турсунов, Г. Хасанов, Н.Б. Эшкобилов

УФ  ЛАЗЕР   НА   АЗОТЕ   С   ДВУМЯ   АКТИВНЫМИ   ОБЪЕМАМИ

Описана конструкция и исследованы характеристики азотного лазера с двумя активными объемами. Получена энергия генерации лазера 20 мДж. Длительность импульсов составляла 5 нс, а частоты их следования 1—15 Гц. Показана возможность синхронной работы двухобъемного лазера на азоте с поперечным разрядом.

В настоящей работе исследована возможность получения высокой мощности излучения импульсного лазера на азоте с λ = 337,1 нм. Повышение мощности азотного лазера представляет значительные технические трудности, однако работы в этом направлении не прекращаются. Большое внимание уделяется разработкам способов синхронизации двух лазеров [1, 2]. Ниже описана лазерная система, в которой синхронизация работы двух излучателей осуществлена простым способом и приведены ее параметры.
Электрическая схема лазерной системы показана на рис. 1. Накопительные емкости С_н= 120 нФ (каждая по 6 конденсаторов типа К15-10, 10 нФ х 40 кВ) расположены вплотную к корпусу разрядной лазерной камеры (РЛК). Обостряющие конденсаторы С_л расположены в два ряда по 22 штук (каждая емкостью 680 нФ) параллельно электродам вдоль РЛК (см. рис. 1).

Рис. 1. Электрическая схема лазера на азоте с двумя активными объемами:
1 — тиратрон типа ТГИ-1000/25
2 — лазерные разрядные камеры (конструкция изображена внизу)
U₊ — высоковольтный источник питания
С_н и С_л — накопительные и обостряющие конденсаторы
R — шунтирующие сопротивления

Такое расположение С_л относительно РЛК обеспечивает равномерный подвод электроэнергии к ней и уменьшает до предела индуктивность системы разряда. Корпус РЛК с электродом изготавливался из алюминиевого бруска сечением 110 х 830 мм и диэлектрических пластинок из стеклотекстолита. Разрядный промежуток каждой РЛК имел сечение 8 х 36 мм при длине 830 мм. Анод электрода имел выпуклую поверхность в форме цилиндра. Поверхность катода представляла собой решетку из 8 штрихов глубиной 1 мм и шириной 0,3 мм, прорезанную по длине электрода.
Были исследованы зависимости энергии излучения от давления азота в РЛК при постоянном напряжении заряда накопительной емкости С_н. Для каждого напряжения есть оптимальное давление в рабочей камере, при котором достигается наибольшая энергия генерации. С помощью двух измерителей энергии ИМО-2 контролировались энергии генерации двух активных объемов. При оптимальном давлении 60 мм рт. ст. и напряжении 20 кВ суммарная энергия генерации в них составляла 20 мДж. Частота повторения импульсов составляла 1 —15 Гц. Пространственный профиль лазерного пучка был однородным. Интенсивность излучения плавно спадала от центра к краям электродов.
Особенностью данного лазера является «быстрая» схема возбуждения, обеспечивающая импульс разрядного тока в ЛРК длительностью 5—20 нс [3], вследствие этого длительность импульса генерации оказывается тоже малой. Длительность тока разряда определяется разрядным контуром, состоящим из обостряющих конденсаторов и ЛРК. На рис. 2 представлена осциллограмма генерации.

Рис. 2. Осциллограмма излучения азотного лазера

Для обеспечения синхронизации двух генерирующих объемов нужно было изготовить строго одинаковые РЛК.
Лазерная система данной конструкции имеет два жестко связанных во времени генерирующих объема. Важными здесь являются следующие обстоятельства: отсутствие разброса во времени генерации каждого из разрядных промежутков и очень малая длительность импульсов генерации (5 нс).
Проведенные исследования показали возможность синхронной работы двухобъемного лазера на азоте с поперечным разрядом. Нужно отметить, что при необходимости можно получить двухчастотную генерацию, заправляя различными рабочими газами два активных объема.

1. А.Н. Малов. Тезисы докл. IV Всесоюз. конф. «Перестраиваемые по частоте лазеры»» Новосибирск, 1983.

2. И. Шанта, Л. Козма, Б. Рац„ Квантовая электроника, 12, 820  (1985).

3. В.Ф. Тарасенко, А.И. Фетотов, Ю.И. Бычков. Квантовая электроника, 1, 1226 (1974).