УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика А.А. ИОНИН, Л.В. СЕЛЕЗНЕВ, Д.В. СИНИЦЫН, А.В. ШЕЛЕСТОВИЧ1 1Московский Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН инженерно-физический институт (государственный университет) ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ КРИОГЕННОГО ЩЕЛЕВОГО СО ЛАЗЕРА С ВЧ-ВОЗБУЖДЕНИЕМ СО лазер потенциально может работать не только на колебательновращательных переходах основной полосы (VV-1, ~4.9-6.5 мкм; Vномер колебательного уровня) молекулы СО, но и на переходах первого колебательного обертона (VV-2, ~2.5-4.2 мкм), где принципиально важно криогенное охлаждение активной среды (см., например, [1]). Ранее сообщалось [2] о первых экспериментах с отпаянным щелевым СО лазером, активная среда которого возбуждалась высокочастотным (ВЧ) емкостным разрядом, а электродная система охлаждалась жидким азотом. В продолжение этих работ проведено параметрическое исследование лазера и оптимизация его выходных характеристик на переходах основной полосы молекулы СО именно при низких температурах. Экспериментальная установка состояла из разрядной камеры замкнутого объема (~ 9 л) и ВЧ-генератора (рабочая частота 81.36 МГц, частота модуляции 0.1-25 кГц, максимальная пиковая мощность ~500 Вт). Внутри разрядной камеры размещались охлаждаемая жидким азотом щелевая электроразрядная система (размеры 3х15х250 мм 3, температура стенок электродов ~120К) и модуль крепления зеркал лазерного резонатора (длина ~270 мм, прозрачность (155)% для ~5.0-5.5 мкм). Для нахождения оптимальных условий работы криогенного щелевого СО лазера с ВЧ-накачкой были проведены серии экспериментов, в которых изменялись условия возбуждения (мощность и режим накачки, частота модуляции) и свойства активной среды лазера (состав смеси, ее давление). Вариация частоты модуляции ВЧ-мощности накачки (от 300 до 2500 Гц) при постоянных остальных параметрах проявила небольшое (примерно на 10-15%) снижение выходных характеристик лазера на более высоких частотах. По этой причине дальнейшие эксперименты проводились при фиксированной частоте модуляции 500 Гц. На рис. 1 представлены зависимости средней выходной мощности <PЛАЗ> и КПД СО лазера от средней ВЧ-мощности <РВЧ>, вкладываемой в разрядный промежуток, для различного состава активной газовой смеси 40 ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 4 УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика CO:Воздух:He при давлении 26 Тор (рис. 1 а, в) и для оптимальной смеси CO:Воздух:He=1:1:10 при различных давлениях (рис. 1 б, г). X=5¸22 6 <PЛАЗ >, Вт <PЛАЗ >, Вт 4 37.5 Тор 30 Тор 45 Тор 18.5 Тор 6 X=46 X=2 2 0 4 11 Тор 2 0 0 20 40 <PВЧ >, Вт 60 0 80 20 40 <PВЧ >, Вт 60 80 а. б. X=5¸22 X=46 10 КПД , % КПД , % 8 X=2 6 4 37.5 Тор 30 Тор 45 Тор 18.5 Тор 10 8 6 11 Тор 4 2 2 0 0 0 20 40 <PВЧ >, Вт 60 80 0 20 в. 40 <PВЧ >, Вт 60 80 г. Рис. 1. Зависимости средней выходной мощности (а, б) и КПД (в, г) СО лазера от средней ВЧ-мощности накачки для различного состава смеси CO:Воздух:He= =1:1:Х (а, в) и для различных давлений (б, г) оптимальной смеси CO:Воздух:He= =1:1:10. Частота модуляции 500 Гц, изменение мощности накачки производилось изменением скважности импульсов модуляции Из рис. 1 видно, что использование смеси CO:Воздух:He=1:1:10 при давлении ~37 Тор и при уровне мощности ВЧ накачки 30-60 Вт позволяет достигать средней мощности СО лазера ~5-6 Вт и КПД ~10-11%. Увеличение мощности ВЧ-накачки до ~200 Вт позволяет реализовать выходную мощность лазера на уровне ~12 Вт при КПД 6-7%. Полученные в результате оптимизации значения выходных параметров СО лазера с ВЧ-возбуждением (<PЛАЗ> до 12 Вт и КПД до 11% на переходах основной полосы молекулы СО) позволяют рассчитывать на получение генерации на обертонных переходах. Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (Грант РФФИ №06-02-08041). Список литературы 1. Бон В., Х.фон Бюлов, Дасс Ш. и др. Квантовая электроника. 35 (12). 1126-1130. 2005. 2. Ионин А. и др. Научная сессия МИФИ-2005; Сборник научных трудов. 4. 63-65. 2005. ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 4 41 УДК 535.14(06)+621.373.826(06) Лазерная физика 42 ISBN 5-7262-0710-6. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2007. Том 4