благодаря перепоглощению излучению донора, рис.13 б).
Остановимся на изменении генерационных характеристик ультракороткого
импульса, излучаемого акцептором при концентрациях меньших
Na = 0,045.N.
Зависимость длительности одиночного УКИ, нормированной на ее
минимальное значение, от концентрации акцепторных молекул в растворе
приведена на рис.14. Она существенно нелинейная, причем увеличение Nа с
0,03 до 0,035 вызывает незначительное увеличение длительности УКИ.
Зависимость длительности одиночного УКИ ( 0,5 , генерируемого РОС-
лазером на бинарной смеси красителей от концентрации молекул акцептора
Na.
[pic]
Рис. 14.
Импульсы остаются предельно короткими. Дальнейшее увеличение Nа выше 0,035
приводит к еще большему её нарастанию. Объяснить это можно следующим
образом. Возрастание концентрации акцепторных молекул Nа ведет к увеличению
порога и увеличению потерь для излучения донора, т.е. генерация развивается
при заметно меньшем усилении, что и способствует удлинению одиночного УКИ.
В диапазоне концентраций акцептора, меньших 0,035.N генерируемые импульсы
предельно короткие, какие ещё могут генерироваться при данной длине
РОС(структуры. При L = 0,3 см (m = 12 пс. Зависимость объемной плотности
фотонов УКИ от концентрации акцептора показана на рис. 15. Кривая
практически линейно нарастает с увеличением концентрации акцептора Nа до
0,035.N, затем достигает насыщения, а далее начинается спад. При объяснении
данной зависимости следует учитывать соответствующее изменение пороговой
интенсивности возбуждения. Увеличение концентрации акцептора ведет к
росту потерь
и снижению амплитуды импульсов излучения донора, что эквивалентно снижению
интенсивности накачки. Увеличение населенности акцептора из-за роста
эффективности безызлучательного переноса энергии, приводящее к
снижению.пороговой интенсивности возбуждения, можно не учитывать ввиду его
малости.
Свойства акцепторных молекул будут оказывать влияние на генерационные
характеристики УКИ, причем, естественно, что влияние иного характера нежели
в режиме работы 1 и 2.
На рис. 16 приведена зависимость длительности одиночного УКИ от
сечения акцепторных молекул ?а. При увеличении ?а выше 1,6.?а0 наблюдается
резкое увеличение длительности УКИ, которое может быть объяснено все
возрастающими потерями для излучения донора, что сокращает скачек
населенности в возбужденном состоянии молекул акцептора и уменьшает
стартовое усиление для УКИ. Генерация импульса при снижении усиления
сопровождается увеличением его длительности.
Зависимость объёмной плотности фотонов излучения qm, генерируемого РОС-
лазером на бинарной смеси красителей от концентрации молекул
акцептора Na.
[pic]
Рис. 15.
Зависимость длительности одиночного УКИ ( 0,5 , генерируемого РОС-
лазером на бинарной смеси красителей от сечения поглощения молекул
акцептора (a.
[pic]
Рис. 16.
Заключение
Разобраны особенности моделирования импеданса разряда различными
схемами замещения и вопрос о зависимости активного сопротивления разряда от
времени. Исследовано влияние собственной индуктивности разряда на
напряжение на разрядном промежутке. Разработана методика расчета систем
возбуждения ХеСl лазера, выполненных по типу LC-контура и LC-инвертора,
позволяющая рассчитывать форму импульса напряжения на лазерных электродах и
энерговклад в активную среду в зависимости от параметров цепи возбуждения.
На практике обычно измеряют напряжение на обострительной емкости, а не на
разрядном промежутке. Наша методика позволяет по экспериментальным
осциллограммам напряжения на обострительной емкости и разрядного тока
достаточно точно расчетным путем получать импульс напряжения на лазерных
электродах. Это дает возможность определить реальное Е/P в зависимости от
времени на разряде и его среднего значения. Теоретические расчеты по
кинетике плазмохимических реакций выполняются как правило при постоянном
Е/P. Сейчас получено довольно много данных по эффективности образования
XeCl* молекул в различных диапазонах Е/P. Поэтому, зная среднее значение
Е/P, можно оценивать генерационные характеристики и эффективность работы
лазера. Обычно работу системы возбуждения оценивают только по мощности
энерговклада в активную среду. Но при одинаковой мощности энерговклада,
эффективность системы возбуждения целиком определяется тем, насколько
оптимальна величина Е/P для образования XeCl* молекул. Поэтому, при
определении мощности энерговклада мы учитывали при каком Е/P основная часть
энергии вкладывалась в разряд Изучено влияние параметров контуров
возбуждения на энергетические характеристики эксимерных лазеров. Для систем
возбуждения ХеСl лазера, выполненных по типу LC-контура, теоретически и
экспериментально исследована зависимость разрядного напряжения и энергии
генерации от величины обострительной емкости при всех режимах его работы.
Показано, что для уменьшения потерь энергии в системе возбуждения
необходимо применять многоканальную коммутацию. Наибольшая энергия
генерации для LC-контура и LC-инвертора достигается в том случае, если
параметры системы возбуждения таковы, что позволяют сформировать для
возбуждения активной среды лазера сдвоенный импульс: короткий
высоковольтный ((2U0) для формирования разряда и длинный (( 10 кВ) для
энерговклада в него. Полученные результаты нашли применение для
конструирования систем возбуждения технологических электроразрядных
эксимерных лазеров. Созданные эксимерные лазеры использованы для изучения
воздействия УФ-излучения на полимерные материалы.
Выполненные исследования динамики населенностей рабочих уровней и
плотности фотонов РОС(лазера на бинарных смесях красителей на
коротковолновом краю спектра усиления акцептора при его невысокой
концентрации показали, что основной механизм создания инверсии
населенности – излучательный перенос энергии возбуждения. В величину
положительной обратной связи в данном режиме работы вносят вклад как
молекулы акцептора, так и молекулы донора.
Генерационные характеристики УКИ существенно зависят от концентрации
акцепторных молекул. Увеличение концентрации акцепторных молекул приводит к
значительному увеличению абсорбционных потерь для излучения донора и, как
следствие, удлинению УКИ, генерируемых РОС-лазером. Влияние
безызлучательного механизма передачи энергии возбуждения при этом
постепенно увеличивается, а излучательного падает.
Объемная плотность фотонов УКИ излучения с ростом концентрации
молекул акцептора увеличивается и достигает своего максимального значения,
а затем уменьшается, когда абсорбционные потери становятся слишком
высокими.
Диапазон концентраций в пределах которого РОС-лазер работает в
указанном режиме достаточно узок и зависит от значений сечения поглощения и
усиления молекул акцептора.
Список использованных источников
1. High-power XeCl discharge laser with a large active volume / T.Hasama,
K.Miyazaki, K.Yamada e.a. // J.Appl. Phys. – 1987. – Vol.61, №.9. –
P.4691–4693.
2. Верховский В.С., Мельченко С.В., Тарасенко В.Ф. Генерация на молекулах
XeCl при возбуждении быстрым разрядом // Квант. электрон. – 1981. – Т.8,
№2. – С.417–419.
3. Боровков В.В., Воронин В.В., Воронов С.Л. и др. Высокоэффективные
газовые лазеры на основе трехэлектродной схемы формирования двойного
разряда // Квант. электрон. – 1996. – Т.23, №1. – С.41–42.
4. Баранов В.Ю., Борисов В.М., Христофоров О.Б. Эксимерный электроразрядный
лазер с плазменными электродами // Квант. электрон. – 1981. – Т.8, №1. –
С.165–167.
5. Ануфрик С.С., Зноско К.Ф., Курганский А.Д. Низкоимпендансный генератор
высоковольтных импульсов. // ПТЭ. – 1990. – №3. – С.99–101.
6. С.С.Ануфрик, А.П.Володенков, К.Ф.Зноско, А.Д.Курганский. Влияние
параметров LC-инвертора на энергию генерации ХеС1-лазера. // Межвуз. сб.
“Лазерная и оптико–электронная техника. – Минск: Университетское, 1992. –
С.91–96.
7. С.С. Ануфрик, А.П. Володенков, К.Ф. Зноско, А.Д. Курганский. Влияние
параметров LC-инвертора на выходноую энергию XeCl-лазера. // Лазерная
физика и спектроскопия: Труды конференции под ред.
А.А. Афанасьева.–Минск: Институт физики НАНБ, 1997.–т.1,–С.200-203.
8. Ануфрик С.С., Володенков А.П., Зноско К.Ф. Энергетические характеристики
XeCl-лазера с возбуждением LC-инвертором // ЖПС.–1999.–т.66,№5.–
С.702–707.
9. Ануфрик С.С., Зноско К.Ф., Курганский А.Д. Оптимизация двухконтурной
схемы возбуждения ХеС1-лазера. // Межвуз. сб. “Лазерная и
оптико–электронная техника. – Минск: Университетское, 1989. – С.87–91.
10. Anufrik S.S., Znosko K.F., Kurgansky A.D. XeCl-laser with LC-circuit
excitation research // Abstracts III-rd Symposium on Laser Technology.
Szcecin-Swinoujscie, 24–27 September 1990. – P.47–48.
11. Anufrik S.S., Znosko K.F., Kurgansky A.D. XeCl-laser with LC-circuit
excitation research // SPIE. – 1991. – Vol.1391. – P.87–92.
12. Ануфрик С.С., Зноско К.Ф., Курганский А.Д. Влияние параметров контура
возбуждения на длительность и форму импульса генерации ХеС1-лазера. //
Межвуз. сб. “Лазерная и оптико-электронная техника. – Минск:
Университетское, 1992. – С.86–90.
13. Ануфрик С.С., Зноско К.Ф., Володенков А.П., Исследование
энергетических и временных характеристик генерации XeCl-лазера //
Программа и тезисы докладов XIV Литовско-Белорусского семинара.– Прейла:
Литва.–1999.–с.16.
14. С.С.Ануфрик, К.Ф.Зноско, А.Д. Курганский. Влияние параметров LC-
контура на энергию генерации XeCl-лазера.// Квантовая электроника.
–1989- Т.16, №11.-с.2228-2231.
15. Курстак В.Ю., Рубинов А.Н., Рыжечкин С.А., Эфендиев Т.Ш. Генерация
пикосекундных импульсов в голографическом РОС-лазере на красителях при
наносекундном возбуждении // ЖПС. 1990. Т.52, №2 С. 202 - 206.
16. Курстак В.Ю., Рубинов А.Н., Эфендиев Т.Ш. Генерация пикосекундных
импульсов в РОС-лазере на бинарных смесях красителей при наносекундном
возбуждении // ЖПС.1991. Т.54, Т6. С.946-950.
17. Рубинов А.Н., Эфендиев Т.Ш., Катаркевич В.М., Курстак В.Ю. Особенности
пикосекундной генерации РОС-лазера на бинарной смеси красителей при
наносекундном возбуждении // Квантовая электроника. 1995. Т.22, №2.
С.129-133.
18. Hebling J. 20 ps pulse generation by an excimer laser pumped double
self-Q-switched distributed feedback dye laser // Appl. Phys. 1988.
V.B47, No.3. P. 267-272.
19. Ануфрик С.С. Курстак В.Ю. Кинетика генерации РОС-лазера на бинарной
смеси красителей // Лазерная физика и спектроскопия: труды междунар.
конф. Гродно, 1997.
20. Курстак В.Ю. Сокращение длительности УКИ, генерируемых РОС-лазером на
бинарной смеси красителей // Лазерная физика и спектроскопия: труды
междунар. конф. Гродно, 1999.
21. Ермилов Е.А., Гулис И.М. Генерация одиночных пикосекундных импульсов в
лазере с распределенной обратной связью на бинарной смеси красителей при
наносекундном возбуждении // Квантовая электроника. 2001. Т.31, №10.
С.857-860.
22. Forster Th. Zwischenmoleculare Energiewanderung und Fluoreszenz // Ann.
Physik. 1948. Bd.2, N.1-2. S.55-75.
23. Агранович В.М., Галанин М.Д. Перенос энергии возбуждения в
конденсированных средах / М.,1978. 383 С.
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
