Способ получения генерации в лазерах на парах металлов Советский патент 1992 года по МПК H01S3/227 

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке лазеров на парах металлов.

Известен способ получения генерации в лазерах на парах металлов, по которому увеличение частоты следования импульсов генерации достигается за счет уменьшения диаметра разрядного канала лазера.

Недостатком этого способа является уменьшение энергии генерации в импульсе вследствие уменьшения объема активной среды, что приводит к снижению средней мощности генерации.

Известен способ получения генерации в лазерах на парах металла, по которому для повышения частоты следования импульсов генерации в рабочую среду лазера, состоящую из паров меди и буферного газа, добавляют пары цезия. При этом цезий находится в атомарном состоянии, а его потенциал ионизации меньше, чем потенциал ионизации меди. Благодаря резонансной передаче энергии с метастабияьных уровней атома меди на резонансные уровни цезия происходит быстрое расселение метастабильных уровней меди, тем самым среда становится способной генерировать новый импульс излучения через короткое время, что приводит

к увеличению частоты следования импульсов генерации.

Недостатком известного способа является невозможность его применения в лазерах, использующих в качестве активного вещества пары марганца, золота и некоторых других металлов, а также ограничение максимальной частоты следования импульсов генерации, которая, например, при использовании данного способа для лазера на парах меди не превышает 10 кГц.

Целью изобретения является увеличение частоты следования импульсов генерации в лазерах на парах металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве паров примеси испрльзуют вещество, молекула которого содержит не менее двух атомов и не распадается на составные части при рабочей температуре активного вещества, причем концентрация примеси составляет 5 10 см . В качестве примеси можно использовать LiaO или ВаО.

При введении указанной примеси в активную среду лазера реакция перезарядки ионов металла Me на молекулярной примеси XY после выключения импульса тока будет иметь вид

Ме + (XYf

Характерные сечения этого процесса имеют величину 10 см. поэтому уже при концентрации молекул 10 см , что соответствует давлению 5 10 мм рт. ст. при 2000К, время перехода атомных ионов в молекулярные составляет 1 МКС. Затем молекулярные ионы очень быстро по механизму диссоциативной рекомбинации распадаются на два атома, тем самым быстро уменьшая концентрацию электронов. Реакция в этом случае имеет вид:

(XVf+е ХУ)-Х + У где () означает частицу в возбужденном состоянии;

е - электрон.

Нижнее значение концентрации примеси для обеспечения частоты следования импульсов генерации 10 кГц при указанной величине сечения перезарядки составляет 5 -10 , что соответствует давлению примеси 10 мм рт. ст. Наличие примеси с давлением выще 10 мм рт.ст. сильно снизит энергию генерации лазера, поэтому целесообразно концентрацию примеси выбирать в

1Г . d Al3 п ...-3

интервале 5-10-б

В качестве примера, иллюстрирующего настоящее изобретение, измерялась предельная и оптимальная частота следования импульсов генерации атомов золота на ультрафиолетовой линии генерации с длиной волны Я 312,2 нм в смеси с неоном с примесью окиси бария и без нее в трубке диаметром 2 см при температуре 1600°С. Без примеси окиси бария предельная частота следования импульсов генерации составляла 3,5-4 кГц, а оптимальная 1-1,5 кГц. С примесью окиси бария давлением 3 -10 мм рт. ст. предельная частота следования составляет 6-7 кГц, а оптимальная 3-3,5 кГц.

При использовании в качестве примеси окиси лития в лазере на парах меди с диаметром разрядной трубки 40 мм и давлением примеси 10 мм рт. ст. оптимальная частота составляет 30-40 кГц, а максимальная - до 100 кГц.

Использование данного способа существенно увеличивает среднюю мощность генерации импульсных лазеров на парах металлов, что приведет к расширению их функциональных возможностей.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРА-•ЦИИ В ЛАЗЕРАХ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ путем возбуждения импульсного разряда в рабочей среде лазера, состоящей из паров активного вещества, буферного газа и паров примеси, потенциал ионизации которой непревышает потенциал ионизации атомов активного вещества более чем на 3/2 КТ, где К - постоянная Больцмаиа, Т - температура газовой среды по Кельвину, отличающийся тем, что, с целью увеличения частоты следования импульсов генерации, пары примеси состоят из вещества, молекула которого содержит не менее двух атомов и не распадается на составные части при рабочей температуре активного вещества, причем концентрация примеси составляет 5 -10^^-5 • 10^^ см'^.2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве примеси используютlLi2p^3.Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве примеси используют ВаО.