Импульсные перестраиваемые молекулярные лазеры среднего ИК диапазона с электроионизационной накачкой тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Синицын, Дмитрий Васильевич

• Синицын, Дмитрий Васильевич
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Синицын, Дмитрий Васильевич

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. С02 лазеры на изотопически модифицированных молекулах углекислого газа

1.2. Ы20 лазеры

1.3. Перестраиваемые СО лазеры

1.4. Применения частотно селективных ИК лазеров

Глава 2. Экспериментальные установки, системы контроля н измерения лазерных параметров

2.1. Экспериментальные установки

2.2. Система контроля параметров накачки

2.3. Система контроля параметров лазерного излучения

Глава 3. Электроионизационные импульсные лазеры на изотопах СОг

3.1. Введение

3.2. Схемы экспериментов

3.3. Режим свободной генерации

3.3.1. С02 лазер на природном углекислом газе

3.3.2. СОг лазер на смеси, обогащенной изотопом

3.3.3. СОг лазер на смеси, обогащенной изотопом 13С

3.4. Частотно-селективный режим

3.5. Поглощение излучения 12С1б02-, 12С,802- и 13С1602 лазеров атмосферными парами воды

3.5.1. Введение

3.5.2. Методика измерений

3.5.3. Поглощение излучения СО2 лазеров парами воды

3.6. Выводы

Глава 4. Электроионизационный импульсный N20 лазер

4.1. Введение

4.2. Схемы экспериментов

4.3. Режим свободной генерации импульсного ЭИ N20 лазера

4.3.1. Оптимизация состава лазерной смеси

4.3.2. Влияние начальной температуры смеси на энергосъем и КПД неселективного импульсного ЭИ N20 лазера

4.3.3. Форма импульса излучения и спектр свободной генерации ЭИ N20 лазера

4.4. Коэффициент усиления в активной среде импульсного ЭИ N2O лазера

4.4.1. Расчетная модель

4.4.2. Пиковые значения КУ

4.4.3. Временная динамика КУ

4.5. Частотно-селективный режим генерации импульсного ЭИ N2O лазера

4.6. Выводы

Глава 5. Частотно селективный ЭИ СО лазер с модуляцией добротности резонатора

5.1. Введение

5.2. Схемы экспериментов

5.3. Одночастотный режим работы ЧС ЭИ СО лазера с МДР

5.3.1. Радиационное заселение и расселение лазерных уровней

5.3.2. Режим генерации серии импульсов

5.4. Частотно селективный ЭИ СО лазер с МДР, работающий на высоко расположенных колебательно-вращательных переходах, и взаимодействие его излучения с полимерными материалами

5.4.1. Постановка задачи

5.4.2. Концентрация энергии излучения частотно селективного

ЭЙ СО лазера с МДР в заданных интервалах длин волн

5.4.3. Взаимодействие излучения ЧС ЭИ СО лазера с МДР с полимерными материалами

5.5. Поглощение излучения СО лазера атмосферными парами воды

5.6. Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Импульсные перестраиваемые молекулярные лазеры среднего ИК диапазона с электроионизационной накачкой»

Одним из важных направлений развития квантовой электроники является поиск и изучение физических принципов и механизмов, позволяющих управлять спектральными, временными и энергетическими характеристиками различных лазеров. Необходимость исследований в этом направлении диктуется обилием фундаментальных и прикладных задач, решение которых напрямую связано с широтой диапазонов возможного выбора лазерных параметров. Практически на всем спектральном интервале от УФ до дальнего ИК диапазонов к таким актуальным задачам, в частности, относятся: лазерная спектроскопия; лазерное разделение изотопов; лазерное зондирование неравновесных сред и определение констант различных протекающих в них кинетических процессов; лазерное селективное инициирование и стимулирование химических реакций; лазерная локация, связь и зондирование атмосферы; селективное силовое воздействие на различные поглощающие вещества и материалы и т.д.

Спектральный интервал А,~5-11 мкм выделен в этом смысле особо, благодаря существованию лазеров на колебательно-вращательных переходах основных полос молекул СО (Я,~4.8-8.0 мкм) [1] и СОг (А.-9-11 мкм) [2]. Самые мощные и эффективные - СО и СО2 лазеры высокого давления (в особенности с электроионизационным (ЭИ) возбуждением активной среды [3]) - обладают высокими удельными энергетическими характеристиками и широкими спектрами генерации. Для СО и СО2 лазеров детально проработаны теоретические модели и методы численных расчетов их параметров [4-7], экспериментально исследованы различные режимы лазерной генерации: от непрерывного, с мощностью, достигающей десятков [8, 9] и сотен [10, 11] киловатт, до импульсного, с длительностью импульсов в микросекундном [12, 13], наносекундном [14, 15] и пикосекундном [16] диапазонах. Несмотря на это, интерес к дальнейшим исследованиям как собственно лазеров, так и их применений нисколько не ослабевает, и вплоть до настоящего времени ежегодное количество научных публикаций, так или иначе связанных с СО и СОг лазерами, исчисляется сотнями.

Поле возможных применений мощных ЭИ СО и СОг лазеров в качестве исследовательских или технологических инструментов с рабочей длиной волны в диапазоне ~5-11 мкм очень широко. Однако, типичные лазерные параметры часто не соответствуют требованиям, которые возникают при попытках использования потенциальных преимуществ ЭИ СО и СОг лазеров (широкие спектры генерации, высокие энергетические характеристики) в различных областях науки, техники и технологии. Дело в том, что в каждом случае для решения конкретной поставленной задачи необходим свой набор характеристик лазерного излучения (спектральный состав, временной и пространственный профиль интенсивности, плотность мощности (энергии) излучения и т.д.), соответствующий рассматриваемому физическому или технологическому процессу. В силу особенностей механизмов создания инверсной населенности в активной среде, релаксации колебательной энергии и лазерной генерации, настройка СО и СО2 лазеров на такой набор выходных параметров, как правило, приводит к существенному (в некоторых случаях на порядок и более) снижению удельных выходных характеристик и эффективности генерации [17-20]. Особенно сильно это проявляется там, где от лазера требуются строго фиксированные значения длин волн и длительностей генерации в импульсном режиме.

В связи с этим, несомненна актуальность проведенных в настоящей диссертации исследований физических принципов и механизмов, позволяющих реализовать максимально гибко перестраиваемый молекулярный лазер (или лазеры) среднего ИК диапазона (Х-5-11 мкм), обладающий следующими свойствами:

• точные значения новых рабочих длин волн не перекрываются с длинами волн обычных СО и СОг лазеров, а дополняют и расширяют существующий их набор;

• частоты генерации лазера охватывают спектральные диапазоны, ширина которых должны быть по крайней мере не уже, чем в СО и СОз лазерах;

• наряду с частотной перестройкой имеется возможность перестройки по длительности импульса генерации;

• при необходимости, перестройка частотных и временных параметров лазера должна осуществляться независимо;

• выходные энергетические характеристики лазера максимально приближены к значениям, характерным для СО и С02 лазеров, работающих в оптимальных режимах, и рассматриваемым как своеобразные точки отсчета в своих спектральных интервалах.

Указанные свойства лазера должны также, по возможности, рассматриваться не сами по себе, а в контексте решения конкретных фундаментальных или прикладных задач.

В спектральном диапазоне 9-11 мкм за точку отсчета можно принять импульсный (тв<у1б~ 15-20 мкс) ЭИ СОг лазер высокого (~1 атм) давления на переходе 1Р(20) первой полосы секвенции 00°1-»10°0 (А.-10.6 мкм) [21]. КПД этого лазера составлял ~20 % при удельном энергосъеме ~40 Дж/л-атм и длительности импульса генерации тгеп~30 мкс (тВОзб, хген ~ Хрел).

Изменение набора генерирующих частот в СО2 лазере может быть достигнуто путем получения генерации на нетрадиционных переходах молекулы СОг, к которым относятся высшие полосы секвенции (переходы типа 00°п->10°(п-1) и 00°п->02°(п-1)1,11 для п=2, 3, .), "горячие" полосы (переходы типа 011 п—> 111 (п-1) для п=1, 2, .) и ряд других комбинационных переходов (типа 001-Я 10, 011—>030, 101->200, 100—>010, 020->010 и др.) [20, 22, 23]. Длины волн генерации таких лазеров в большинстве своем находятся в спектральном интервале 9-11 мкм, однако их выходные энергетические характеристики (КПД и удельный энергосьем) существенно снижаются по сравнению с выбранной выше точкой отсчета для сопоставимых начальных условий.

Другим способом решения этой задачи является поиск новых лазерных активных сред на основе молекул, имеющих сходные с СОг структуры энергетических уровней или обладающих такими особенностями формирования инверсной населенности, которые позволяют осуществить генерацию в спектральном диапазоне 911 мкм.

К таким активным средам можно отнести газовые смеси, содержащие различные изотопические модификации молекулы С02 (13С1602, 12С1802, 12С160180) [24-26]. Структура колебательных уровней этих молекул и кинетика преобразования энергии в смесях их содержащих за некоторыми исключениями аналогичны параметрам и процессам, характерным для молекул природного углекислого газа 12С160г. Длины волн генерации таких лазеров находятся в интервале 9-11.5 мкм [27] и за счет небольшого различия в величинах вращательного и колебательного квантов практически не пересекаются с частотами генерации обычного СО2 лазера (имеют место лишь единичные случайные совпадения). Кроме того, молекула

12С160180 несимметрична и имеет вдвое большее количество разрешенных рабочих лазерных переходов [28] (для симметричных молекул разрешены только колебательно-вращательные переходы с четными значениями вращательного квантового числа в конечном состоянии).

Газовая смесь, содержащая N20 (закись азота), - еще одна активная среда, позволяющая реализовать лазерную генерацию в спектральном диапазоне 10.3

11.1 мкм [29]. Однако выходные характеристики как непрерывных газоразрядных [30], так и импульсных (TEA) N2O лазеров [31] в несколько (4-6) раз уступали аналогичным СОг лазерам. Попытка использования импульсного ЭИ разряда для накачки N2O-содержащей активной среды [32] также не привела к созданию мощного и эффективного N20 лазера (КПД составил лишь ~0.3 %).

В спектральном диапазоне А,~5-6 мкм самыми высокими выходными характеристиками обладает лазер на окиси углерода. Здесь за точку отсчета можно принять импульсный ЭИ СО лазер [33], работающий при удельном энергосъеме до 210 Дж/л-Амага (Амага - относительная единица измерения концентрации N частиц газа, равная N/No, где No - концентрация частиц при нормальных условиях, или, другими словами, плотность газа выраженная в единицах Амага равна количеству молей газа в объеме 22.4 л) и КПД до -35 %. Существуют единичные публикации, где приводятся более высокие значения достигнутого в СО лазере КПД: 47 % [34] и даже 63 % [35]. Экспериментальное воспроизведение этих данных, однако, в публикациях других авторов не встречается, что не дает оснований рассматривать в качестве точки отсчета именно их.)

СО лазер обладает максимальными выходными характеристиками только в случае свободной многочастотной (30-40 линий) генерации либо в непрерывном режиме [36], либо в импульсном [33] (импульсно-периодическом [37]) режиме с длительностью импульса генерации в несколько сотен микросекунд. Использование режима модуляции добротности резонатора (МДР) для получения мощных коротких импульсов излучения в СО лазерах с хген. ~10"6 с « Tlw, Ткфр~Ю"5-И0"3 с (T'w -характерные времена передачи колебательной энергии с нижних уровней молекулы СО на верхние и с возбужденных молекул N2 на СО, Ткфр - время существования неравновесной колебательной функции распределения) приводит к значительному уменьшению КПД лазера (до ~1-5 % для неселективного режима МДР [12]). Аналогичное снижение КПД (до ~1.0-2.5 %) наблюдается при переходе к режиму частотно селективной (ЧС) свободной генерации СО лазера на одном колебательно-вращательном переходе [17].

К началу исследований, результаты которых представлены в настоящей диссертации, большинство экспериментов с лазерами на изотопических модификациях молекулы СО2 проводилось либо на непрерывных лазерах низкого давления [38], либо на импульсных системах с длительностью возбуждения (тВОзб.~1 мкс) короче времени релаксации трел [39], то есть в существенно нестационарном режиме. Однако, несмотря на то, что импульсные ЭИ СОг лазеры с длительностью возбуждения в несколько десятков микросекунд обладают наиболее высокими энергетическими характеристиками [21], исследований СОг лазеров на изотопических модификациях молекулы углекислого газа и сравнения их параметров с параметрами лазеров на природном СОг в таких условиях возбуждения не проводилось. Невысокие выходные характеристики электроразрядных N20 лазеров, полученные ранее [40-43], ограничивали интерес к этим лазерам, несмотря на их большие потенциальные возможности по перестройке частоты генерации в спектральном диапазоне 10-11 мкм. Не было, также, однозначного понимания причин, вызывающих столь низкую эффективность электроразрядных N20 лазеров (не более 2-3 %), хотя процессы формирования инверсной населенности в них аналогичны процессам, имеющим место в ССЬ лазерах, при том, что эффективности газодинамических СОг и N20 лазеров в сопоставимых условиях были весьма близки [43]. Имелось также небольшое количество работ, в которых предпринимались попытки получить короткие (тген~10^-10"5 с) импульсы излучения СО лазера с одновременной частотной селекцией (см., например, [44]). Однако ни о высоких значениях КПД или выходной энергии, ни о влиянии на них различных процессов в сложной многоуровневой активной среде СО лазера в этих работах не сообщалось.

Кроме того, нерешенными оставались некоторые проблемы, возникающие при попытках практического использования потенциальных возможностей ИК лазеров: в исследования транспортировки мощного излучения СО-, СОг лазеров и лазеров на изотопических модификациях молекулы углекислого газа на большие расстояния в реальной атмосфере приводили к существенно различающимся значениям рассчитанных и измеренных разными авторами значениям коэффициентов поглощения [45-49];

• полностью отсутствовала информация о работе СО лазера с МДР в частотно селективном режиме на уровне выходной энергии лазерного излучения выше 10"3-10"2 Дж, а тем более с энергией, достаточной для использования такого СО лазера в качестве исследовательского или технологического инструмента воздействия на селективно поглощающие вещества или материалы.

Цель диссертационной работы заключалась в том, чтобы:

• экспериментально изучить особенности генерации ЭИ лазера, действующего в режиме "длинных" импульсов (тВОзб, тген ~ трел), активной средой которого являются изотопозамещенные молекулы СОг;

• максимально расширить спектральный диапазон генерации импульсного ЭИ N20 лазера, определить и минимизировать физические факторы, ограничивающие удельный энерговклад в активную среду лазера и его КПД, исследовать влияние состава, плотности и температуры его активной среды и условий накачки на временные, спектральные и энергетические характеристики лазера;

• реализовать режим генерации коротких (тгеи~10*6 с), с регулируемой длительностью, импульсов в ЭИ СО лазере с одновременной частотной селекцией, исследовать влияние каскадных процессов радиационного заселения/расселения рабочих лазерных и соседних с ними уровней (путем включения генерации на соответствующих переходах без вывода излучения из резонатора) и процессов колебательно-колебательного (УУ) обмена на выходные характеристики такого лазера;

• с помощью исследованных лазеров решить следующие прикладные задачи:

- с использованием оптико-акустической методики измерить коэффициенты поглощения излучения СО лазеров и лазеров на различных изотопических модификациях молекулы СО2 атмосферными парами воды и проанализировать причины расхождения в аналогичных данных разных авторов;

- исследовать спектрально селективные режимы взаимодействия излучения СО лазера с диэлектрическими материалами.

Все эти исследования по перестройке и управлению спектральными и/или временными характеристиками ИК лазеров на колебательно-вращательных переходах молекул СОг (включая их изотопические модификации), N20 и СО с одновременным поддержанием их выходных характеристик на достаточно высоком уровне, задаваемом как выбранными выше точками отсчета, так и конкретными задачами по применениям этих лазеров, проводились на единой экспериментальной базе (две идентичные по конструкции импульсные ЭИ лазерные установки, созданные при непосредственном участии автора в лаборатории Газовых Лазеров Отделения Квантовой Радиофизики Физического института им. П.Н.Лебедева Российской Академии наук), в аналогичных условиях импульсной накачки.

В результате проведенных исследований в рамках диссертации были решены следующие задачи.

1. Экспериментально исследованы особенности формирования спектральных, временных и энергетических характеристик селективного и неселективного по частоте ЭИ СОг лазера, действующего в режиме "длинных" импульсов (тВозб.,Тгев~ 30ч-40 мкс ~ Трел), в активной среде которого молекулы природного углекислого газа заменены ее изотопическими модификациями.

2. Экспериментально существенно (более чем на порядок) улучшены выходные энергетические характеристики импульсного ЭИ N20 лазера по сравнению с имевшимися перед началом работ литературными данными по электроразрядным N20 лазерам. Спектр генерации лазера в частотно селективном режиме максимально расширен и включал в себя -90 линий (переходы от Р(1) до Р(50) и от ЩО) до Л(47)) в диапазоне длин волн 10.2^11.2 мкм. Найдены условия, при которых N20 лазер приближается по своим параметрам к СО2 лазерам и становится по отношению к ним дополнительным высокоэффективным инструментом в области длин волн 10И1 мкм.

3. Практически реализован режим одновременной и независимой частотной (?ь=4.8+6.5 мкм) и временной (тге„=1^10 мкс) внутрирезонаторной селекции излучения импульсного ЭИ СО лазера. Определено влияние параметров активной среды, условий накачки и радиационного заселения/расселения рабочих лазерных уровней на выходные энергетические характеристики такого лазера. В ЧС режиме работы ЭИ СО лазера с МДР и с импульсным возбуждением оценено время релаксации возмущенной функции распределения молекул СО по колебательным уровням, определяющее предельную частоту следования лазерных импульсов в импульсно периодическом режиме генерации с одновременной частотной селекцией.

4. Выполнены исследования по практическому применению мощных ИК лазеров:

- проведены измерения поглощения лазерного излучения атмосферными парами воды на частотах, соответствующих генерации ЭИ СО лазера, ЭИ лазеров на природном СОг и на его изотопических модификациях;

- перестраиваемый по длинам волн и по длительности импульса генерации ЭИ СО лазер использован в качестве технологического инструмента для лазерной силовой поверхностной обработки полимерных материалов. Показано, как формирование поверхностных микроструктур различного типа на полимерных волокнах влияет на физические свойства полимерных материалов на макро уровне.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Экспериментально изучены энергетические, спектральные и временные характеристики импульсного ЭИ СО2 лазера, действующего в режиме "длинных" ИМПуЛЬСОВ (Твозб., Тген ~ 30+40 МКС — Трел), в рабочей смеси которого молекулы углекислого газа заменены на их изотопические модификации. Показано, что такая замена позволяет изменять частоту генерации лазера без существенного изменения его энергетических характеристик как в режиме свободной генерации, так и в режиме частотной селекции. Продемонстрировано существенное различие в динамике формирования спектров свободной генерации СО2 лазеров на различных изотопических модификациях молекулы углекислого газа, которое обусловлено частотным перекрытие контуров линий колебательно-вращательных переходов различных колебательных полос изотопических молекул СОг.

2. Комплексное исследование зависимостей характеристик импульсного ЭИ N20 лазера от удельного энерговклада в активную среду, ее состава, давления и температуры показало, что добавление к ней окиси углерода в определенных пропорциях к азоту, гелию и закиси азота стабилизирует ЭИ разряд за счет компенсации уменьшения концентрации электронов в ЭИ разряде из-за диссоциативного прилипания (N20 + е —» N2 + О") процессами ассоциативного отлипания электронов (СГ + СО -> СОг + е) и существенно увеличивает величину максимальной удельной энергии накачки активной среды. В свою очередь, это позволяет достигать величин коэффициентов усиления слабого сигнала, удельных энергосъемов и КПД генерации N20 лазера (~1 м"1, -40 Дж/л-атм и -10 %, соответственно), лишь незначительно уступающих соответствующим параметрам импульсных ЭИ СО2 лазеров при аналогичных условиях ЭИ накачки активной среды. Достигнутые в экспериментах высокие значения коэффициентов усиления и возможность существенного превышения удельной энергии накачки над пороговой позволили реализовать режим частотно селективной генерации на более чем 90 лазерных линиях с максимальным удельным энергосъемом до 16 Дж/л-атм (переход Р(18)).

3. Экспериментально продемонстрировано, что для каждой заданной рабочей спектральной линии (или интервала) и требуемой длительности импульса генерации импульсного ЭИ СО лазера с МДР существует свой набор условий (состав, давление и температура лазерной смеси, длительность и мощность накачки, режим радиационного заселения и/или расселения колебательных уровней молекулы СО на переходах выше и ниже селектируемого), при которых реализуется максимально эффективная работа такого лазера. Показано, что сложная динамика формирования функции распределения молекул СО по колебательно-вращательным уровням, определяемая балансом процессов ЭИ накачки молекул СО и N2, УУ-обмена, УТ-релаксации и каскадного механизма радиационного заселения уровней, при импульсном возбуждении чрезвычайно чувствительна к выбору этих условий. Поэтому, даже при работе ЭИ СО лазера с МДР на колебательно-вращательных переходах соседних колебательных полос, наборы экспериментальных условий, соответствующие максимальной эффективности генерации, могут существенно различаться. Анализ динамики работы ЭИ СО лазера в частотно селективном режиме генерации серии импульсов с многократной МДР показал, что восстановление инверсной населенности на рабочем лазерном переходе происходит за времена ~3-5 мкс, то есть более чем на порядок быстрее, чем в многочастотном режиме. Более быстрая релаксация локально возмущенной функции распределения молекул СО по колебательно-вращательным уровням (в области селектируемого лазерного перехода) по сравнению с медленным полным ее восстановлением после снятия инверсии на многих рабочих переходах в режиме неселективной модуляции добротности, дает возможность создания частотно селективного СО лазера, работающего в импульсно-периодическом режиме с частотой следования импульсов излучения более 100 кГц.

В настоящей диссертации автор защищает следующие положения.

1. Экспериментально исследованы характеристики импульсных ЭИ лазеров высокого (до 0.5 атм) давления, действующих в режиме "длинных" (хВОзб., Тген~ 30+40 мкс ~ трел) импульсов, на смесях, содержащих молекулы 12С1б02, 13С1602, 12С1802 и 12С160,80. Продемонстрировано существенное различие в динамике формирования спектров свободной генерации этих лазеров, обусловленное частотным перекрытием контуров линий колебательно-вращательных переходов различных колебательных полос.

2. Создан и исследован мощный и эффективный импульсный ЭИ К20 лазер с энергией генерации свыше 100 Дж при КПД -11 %. Реализован частотно-селективный режим лазерной генерации на переходах от 11(47) до 11(0) и от Р(1) до Р(50) (А,~10.25+11.20 мкм) с удельной энергией генерации в максимуме распределения по вращательным числам до 16.5 Дж/л-Амага. Полученные в экспериментах пиковые значения коэффициента усиления (-1 м"1 в максимуме распределения КУ по вращательным квантовым числам на линии ГР(20)) в 2-3 раза превышают все известные значения КУ (-0.2+0.5 м'1) для импульсных и непрерывных электроразрядных N20 лазеров. 3. Создан перестраиваемый частотно-селективный (А,~4.9+6.5 мкм) ЭИ СО лазер с модуляцией добротности резонатора, генерирующий короткие (тген~Н10 мкс) импульсы с энергией 0.1+0.5 Дж, достаточной для селективного силового воздействия на поглощающие вещества и материалы. С помощью специально разработанной оптической схемы изучено влияние процессов радиационного заселения и расселения уровней на переходах, расположенных выше и ниже селектируемого, на выходную энергию и КПД частотно селективного ЭИ СО лазера с МДР. Использование частотно селективного режима генерации серии импульсов позволило более чем но порядок увеличить предельную частоту следования импульсов по сравнению с неселективным режимом многократной модуляции добротности.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы для реализации различных режимов эффективной лазерной генерации в спектральном диапазоне от 4.9 до 11.5 мкм на лазерных установках с импульсным возбуждением активных газовых сред несамостоятельным электрическим разрядом. Так, например, полученные в настоящих исследованиях данных по ЭИ N20 лазеру стимулировали работы [50, 51], где была получена импульсная генерация в крупномасштабном (У~60 л) лазере на закиси азота с накачкой объемным самостоятельным разрядом с энергией излучения -465 Дж и КПД ~ б %.

В результате проведенных исследований были определены методы и особенности перестройки спектральных, временных и энергетических параметров лазерного ИК излучения в широких диапазонах в соответствии с требованиями, возникающими при решении различных как фундаментальных, так и сугубо прикладных задач. В частности, оптическая схема, разработанная автором настоящей диссертации для реализации различных режимов работы частотно селективного СО лазера с МДР [10а], была использована для исследований колебательной кинетики в многоуровневой активной среде ЭИ СО лазера с импульсным возбуждением путем селективного (на одном колебательно-вращательном переходе) возмущения функции распределения молекул СО по колебательным уровням коротким импульсом генерации с последующим ее просвечиванием вторым пробным импульсом, следующим за первым с регулируемой задержкой [5]. Сравнение этих экспериментальных данных с расчетными позволило существенным образом модифицировать теоретическую модель и уточнить константы элементарных процессов, происходящих в активной среде импульсного СО лазера [52]. Эта же схема ([Юа]) практически без изменений была применена для формирования импульсного излучения СО лазера с МДР в спектральной области Х~6 мкм, которое использовалось для частотно селективной обработки поверхности различных полимерных материалов [16а-20а, 22а, 23 а] (см. Главу 5).

Особо следует подчеркнуть тот факт, что переход от одного режима генерации к другому не требует существенной модификации лазерных установок и может быть осуществлен выбором соответствующих активных сред, оптических схем и начальных экспериментальных условий.

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Во введении кратко описана постановка задачи исследований и обоснована их актуальность. Представлены цели диссертации и положения, выносимые автором на защиту.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Синицын, Дмитрий Васильевич

Основные результаты диссертационной работы:

1. Впервые экспериментально исследованы импульсные ЭИ лазеры на изотопических модификациях 12С*802 и 13С1602 молекулы углекислого газа, действующие в режиме "длинных" импульсов (тгеш тВШб ~40 мкс~трел). Проведено сравнение энергетических, спектральных и временных характеристик этих лазеров, работающих в режимах свободной и частотно селективной генерации, с аналогичными параметрами лазера на природном углекислом газе (12С1602) в одинаковых экспериментальных условиях. Показано, что частотное перекрытие контуров линий колебательно-вращательных переходов различных колебательных полос как основной работающей изотопической молекулы С02, так и примесных молекул, присутствующих в смеси, приводит к существенным различиям в динамике формирования спектров свободной генерации СО2 лазеров на различных изотопических модификациях молекулы углекислого газа. Показано, что замена молекул природного углекислого газа на их изотопические модификации в рабочих смесях импульсного электроионизационного С02 лазера позволяет изменять частоты генерации лазера без существенного снижения его энергетических характеристик.

2. Полученные в экспериментах характеристики импульсного ЭИ N2O лазера: удельный энергосъем ~36 Дж/л-атм и КПД ~11 % в режиме свободной генерации, а также удельный энергосъем в частотно селективном режиме ~16.5 Дж/л-атм (линия Р(20)) - являются самыми высокими среди всех электроразрядных N2O лазеров и вплотную приближаются к соответствующим параметрам импульсных ЭИ СО2 лазеров. Полная выходная энергия ЭИ N20 лазера ~100 Дж на момент проведения экспериментов являлась также самой высокой. В экспериментах получено пиковое значение коэффициента усиления ~1 ы1 (в максимуме распределения КУ по вращательным квантовым числам), превышающее в 2-3 раза известные значения КУ для импульсных и непрерывных электроразрядных N20 лазеров, что позволило существенно расширить спектральный диапазон длин волн генерации частотно селективного ЭИ N20 лазера и впервые экспериментально получить генерацию на 24 линиях, расположенных на краях Р- и 11-ветвей перехода 00°1—>10°0 молекулы N20 (вплоть до колебательно-вращательных переходов Р(50) и 11(47), соответственно).

3. Впервые реализован и исследован частотно селективный ЭИ СО лазер с МДР с перестраиваемыми в широких диапазонах рабочими длинами волн (Хо=5.1-6.4 мкм) и длительностями импульса (то.1=1-Ю мкс) генерации с выходной энергией на уровне долей джоуля. Экспериментально исследованы особенности кинетики активной среды и динамики генерации этого лазера, позволяющие использовать его в качестве исследовательского и технологического инструмента для решения различных фундаментальных и прикладных задач.

4. Созданные и исследованные в рамках диссертации импульсные ЭИ лазеры на изотопических модификациях молекулы СОг и ЧС ЭИ СО лазер с МДР использованы для измерений поглощения ИК излучения водяным паром (одним из основных поглощающих компонентов реальной земной атмосферы) на частотах их генерации. Проанализированы причины, вызывающие разброс экспериментальных данных по поглощению ИК излучения в атмосфере и несовпадение измеренных значений поглощения с расчетными данными, полученными разными авторами.

5. Впервые реализованы и оптимизированы специальные режимы генерации ЧС ЭИ СО лазера с МДР, необходимые для решения конкретной технологической задачи: частотно селективного силового радиационного воздействия на полимерные материалы на основе полиэстера и нейлона. Показано, что при совпадении частот лазерной генерации с полосами поглощения обрабатываемых материалов возможна эффективная обработка их поверхности излучением ЧС ЭИ СО лазера с МДР. Образующиеся при этом на поверхности полимерных волокон микроструктуры различного типа приводят к требуемым изменениям физических свойств облучаемых материалов на макро-уровне.

Все эксперименты, результаты которых представлены в настоящей диссертации, были выполнены автором, однако на различных этапах в работе участвовал большой творческий коллектив исследователей из различных научных и производственных организаций. В заключение автор выражает признательность своим коллегам, сотрудникам лаборатории Газовых лазеров ОКРФ ФИАН - В.Д.Зворыкину,

A.А.Коткову, Л.В.Селезневу, Ю.М.Климачеву, Н.А.Иониной, А.П.Лыткину,

B.Ю.Ананьеву, А.Г.Гундиенкову, В.Г.Бакаеву - за помощь в проведении экспериментов; другим сотрудникам ОКРФ ФИАН - Ю.С.Леонову - за массспектрометрический анализ газовых смесей на основе изотопов СОг, И.В.Акимовой -за комплекс работ на сканирующем электронном микроскопе, В.А.Лобанову - за предоставленные расчетные материалы по коэффициентам усиления в активной среде N2O лазера, В.А.Захарову и Ю.С.Морозову - за изготовление различных деталей и узлов исследовательских установок, С.И.Сагитову и В.Г.Шутяку - за изготовление оптических элементов. Также автор благодарит Н.Н.Сажину (НПО "Астрофизика") за участие в экспериментах по С02 лазерам и поглощению их излучения в атмосферных парах воды, С.А.Иванова (ИПЛИТ РАН) за проведение расчетов поглощения ИК излучения водяным паром в области длин волн 9-11 мкм, Б.Г.Агеева и В.А.Сапожникову (Томский научный центр СО РАН) за помощь в проведении экспериментов с оптико-акустическим детектором, H.Kobsa (DuPont, USA) за поддержку и помощь в исследованиях взаимодействия лазерного излучения с полимерными материалами. Особую благодарность автор выражает своему научному руководителю Андрею Алексеевичу Ионину за постановку задач исследований, помощь и поддержку в проведении экспериментов, живой интерес к полученным результатам и готовность к их обсуждению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования импульсных перестраиваемых электроионизационных лазеров на колебательно-вращательных переходах основных колебательных полос молекул 12С160г, 12С180г, 13С1бС>2, N2O и СО, работающих в различных режимах и генерирующих излучение в среднем ИК диапазоне, продемонстрировали новые возможности этих лазеров как с точки зрения изучения фундаментальных свойств колебательно неравновесных активных газовых сред на основе молекул СО, С02 и N2O, так и в свете их использования для решения различных прикладных задач.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Синицын, Дмитрий Васильевич, 2003 год

1. C.K.N.Patel, RJ.Kerl. Laser oscillation on XJ1. vibrational-rotational transitions of CO, Appl. Phys. Lett., 5,81 (1964).

2. C.K.N.Patel. Continuous wave laser action on vibrational rotational transitions of CO2. Phys. Lett., 12,1187 (1964).

3. Н.Г.Басов, Э.М.Беленов, В.А.Данилычев, А.Ф.Сучков. Импульсный СОг лазер с высоким давлением газовой смеси. Квантовая электроника, 3,121 (1971).

4. А.П.Напартович, И.В.Новобранцев, А.Н.Старостин. Аналитическая теория стационарного СО лазера. Квантовая электроника, 4, №10,2125 (1977).

5. А.А.Ионин, Ю.М.Климачев, Ю.Б.Конев, А.К.Курносов, А.П.Напартович, Д.В.Синицын, Ю.В.Терехов. Много квантов ый колебательный обмен высоковозбужденных молекул окиси углерода. Квантовая электроника, 30, №7, 573 (2000).

6. А.И.Дутов, В.Б.Николаев, В.А.Пивовар, В.Е.Семенов, М.С.Юрьев. Численное моделирование физических процессов в электроионизационных С02 лазерах. Известия АН СССР, серия физическая, 45, №2,403 (1981).

7. S.Sucharita, S.C.Mehendale. Theoretical investigation of multiline emission from a hybrid C02 laser. J. Appl Phys., 66, #8, 3453 (1989).

8. E.L.Klosterman, S,R.Byron. Electrical and laser diagnostics of an 80-kW supersonic CW CO electric laser. J. Appl. Phys., 50, #8, 5168 (1979).

9. W.J.Witteman. High power pulsed gas lasers, Proc. Soc. Photo-Opt. Instrum. Eng., 808, 9 (1987).

10. T.Roberts. Development of C02 lasers. Стендовый доклад на ХП Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Москва, 1985

11. Н.Г.Басов, В.Г.Бакаев, А.А.Ионин, И.Б.Ковш, А.П.Лыткин, М.В.Педанов, Д.В.Синицын. Электроионизационный СО лазер, генерирующий субмикросекундные импульсы. Квантовая электроника, 10, №6, 2161 (1983).

12. Л.Н.Витшас, И.Д.Матюшенко, В.Г.Наумов, В. Д.Письменный, Л.В.Шачкин, М.В.Шашков. Управление спектральным составом излучения С02 лазера атмосферного давления с длительностью импульса 40 мкс. Квантовая электроника, 17, №1,66 (1990).

13. A V.Nurmikko. Mode-locked TEA СО laser. Appl Phys. Lett., 25, #8,465 (1974).

14. I.V.Pogorelsky, I.K.Meshkovsky, A.A.Dublov, I.V.Pavlishin, Y.A.Boloshin, G.B.Deineko, A.Tsunemi. Optical design and modeling of the first picosecons terawatt

15. C02 laser at the BNL ATF. Proc. of The Int. Conf. on LASERS'98, Tucson, AZ, USA, 1998. V.J.Corcoran and T.A.Goldman eds., STS Press, McLean, VA, 911 (1999).

16. Н.Г.Басов, В.С.Казакевич, И.Б.Ковш. Спектр излучения импульсного электроионизационного СО лазера с селективным и неселективным резонаторами. Квантовая электроника, 9, №4, 763 (1982)

17. J.T.Yardley. Laser action in highly-excited vibrational levels of CO. J. Molec. Spectrosc., 35,314(1970).

18. V.V.Churakov, V.A.Gorobets, V.O.Petukhov. Effective oscillation of CW C02 laser in the range of 1 ljim (011-110 band), Infrared Phys., 29, #2-4,339 (1989).

19. И.М.Бертель, В.О.Петухов, С.А.Трушин, В.В.Чураков. Генерация мощных импульсов излучения в области 11 мкм (полоса О^ЧП^ОЗ^) в TEA СО2 лазере, Письма в ЖТФ, 7, 794 (1981).

20. В.А.Данилычев, И.Б.Ковш, В.А.Соболев. Оптимизация режимов работы импульсных электроионизационных лазеров на СОг, Труды ФИАН, 116, 98 (1980).

21. P.Lavigne, JJL.Lachambre, G.Otis. Gain measurements on the sequence bands in a TEA-CO2 amplifier. J. Appl. Phys., 49, 3714 (1978)

22. Б.И.Степанов, В.В.Чураков. Эффективная генерация TEA СО2 лазера с УФ предыонизацией на нетрадиционных переходах, Квантовая электроника, 9, №12, 2378 (1982).

23. Ю.В.Печенин, М.С.Доманов. Лазеры на изотопах С02, Квантовая электроника, 7, №8, 1803 (1980)

24. R.B.Gibson, K.Boyer, A.Javan. Mixed isotope multiatmosphere C02 laser. IEEE J. Quant. Electron., QE-15, 1224 (1979).

25. В.О.Петухов, Н.Н.Сажина, B.C. Старо во йтов, С.А.Трушин, Н.В.Чебуркин, С.К.Чекин, В.В.Чураков, Исследование спектра усиления и генерации ТЕ-лазера на смеси изотопозамещенных молекул двуокиси углерода, Квантовая электроника, 12, №2, 416 (1985)

26. C.Freed, L.C.Bradley, R.G.O'Donnell. Absolute frequencies of lasing transitions in seven CO2 isotopic species, IEEE J. Quant. ElectronQE-16,1195 (1980).

27. М.А.Ельяшевич. Атомная и молекулярная спектроскопия, М.: Физматгиз, 1962.

28. C.K.N.Patel. CW laser action in N20 (N2-N20 system), Appl. Phys. Lett., 6, 12 (1965).

29. K.E.Fox, J.Reid. Dynamics of the N20 laser as measured with a tunable-diode laser. J. Opt. Soc. Attier., B2, #5, 807 (1985)

30. W.T.Whitney, H.Hara. Improved operation ofN20 ТЕ lasers. IEEE J. Quant. Electron., QE-19, #11, 1616(1983)

31. F.O'Neill, W.T.Whitney. Continuously tunable multiatmosphere N20 and CS2 lasers. Appl. Phys. Lett., 28, #9, 539 (1976)

32. Н.Басов, В.Бакаев, А.Ионин, И.Ковш, А.Кучаев, А.Лыткин, В.Паисов, ДСиницын, В.Соболев. Импульсные электроионизационные лазеры с криогенным охлаждением активной среды .ЖТФ, 55, №2, 326 (1985)

33. M.L.Bhaumik, W.B.Lacina, M.M.Mann. Characteristics of a CO laser. IEEE J. Quant. Electron., QE-8, #2, 150 (1972)

34. M.M.Mann, D.K.Rice, R.G.Eguchi. An experimental investigation of high energy CO lasers. IEEE J. Quant. Electron., QE-10, 682 (1974)

35. А.П.Аверин, И.К.Бабаев, Н.Г.Басов, А.А.Ионин, В.В.Петраковский, С.В.Семенов, Д.В.Синицын, А.В.Урясев, П.Н.Харьковский, Н.В.Чебуркин, С.В.Чурбаков, В.И.Югов. Импульсно-периодический ЭИЛ на окиси углерода. Квантовая электроника, 17, №5, 561 (1990).

36. С.В.Бардаковский, Н.М.Владимирова, П.В.Зарубин, В.Г.Лякишев,

37. A.А.Холодилов, В.М.Царев, Н.В.Чебуркин. Исследование выходных характеристик импульсного электроионизационного лазера на изотопах двуокиси углерода. Квантовая электроника, 12,622 (1985)

38. N.Djeu, T.Kan, G.Wolga. Laser parameters for the 10.8-jj. N2O molecular laser. IEEE J. Quantum Electron., QE-4, #11, 783 (1968)

39. G.J.Mullaney, H.G.Ahlstrom, W.H.Christiansen. Pulsed N20 molecular laser studies. IEEE J. Quantum Electron., QE-7, #12, 551 (1971)

40. G.Taubmann, H.Jones, P.B.Davies. New CW optically pumped FIR laser lines. Appl. Phys. B, 41, 179 (1986)

41. А.И.Демин. Исследование физических процессов в газодинамическом лазере на молекулах СОг и N2O. Кандидатская диссертация, ФИАН, 1978

42. М.А.Гутин, А.П.Кольченко. Выходная мощность СО-лазера с модулированной добротностью и частотно-селективным выводом излучения одной линии. Препринт №235 Института автоматики и электрометрии СО АН СССР, Новосибирск, 1984

43. Н.Ф.Борисова, Е.С.Букова, К.П.Василевский, И.Н.Ладыгин, Р.А.Лиуконен,

44. B.М.Осипов, Н.И.Павлов. Коэффициенты атмосферного поглощения и параметры линий НгО в области 1700-2100 см"1. Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана, 22, №8, 838 (1986)

45. R.T.Menzies, M.S.Shumate. Optoacoustic measurements of water vapor absorption at selected CO laser wavelengths in the 5 fim region. Appl. Optics, 15, №9, 2025 (1976)

46. A.Thony, M.W.Sigrist. New development in CO laser photoacoustic monitoring of trace gases. Infrared Phys. Technol., 36, №2, 585 (1995)

47. W.B.Grant. Water vapor absorption coefficients in the 8-13 mm spectral region: critical review. Appl, Optics-OT, 29, #4,451 (1990)

48. J.H.McCoy, D.B.Rensch, R.K.Long. Water vapor continuum absorption of CO2 laser radiation near 10 дт. Appl. Optics, 8, #7, 1471 (1969)

49. В.В.Аполлонов, Г.Г.Байцур, Й.Г.Кононов, А.М.Прохоров, С.К.Семенов, К.НФирсов, В.М.Ямщиков. N20 лазер с накачкой объемным самостоятельным разрядом. Квантовая электроника, 16, №7, 1303 (1989)

50. I.Wieder, G.B.McCurdy. Isotopic shifts and role of Fermi resonance in the CO2 infrared maser. Phys. Rev. Lett., 16, 565 (1966)

51. G.B.Jacobs, HC.Bowers. Extension of C02-laser wavelength range with isotopes. J. Appl. Phys., 38,2692 (1967)

52. В.С.Старовойтов, С.А.Трушин. Расчет вероятностей колебательно-вращательных оптических переходов изотопозамещенных симметричных молекул двуокиси углерода. ЖПС, 45, 149 (1986)

53. В.Виттеман. С02 лазер. М.: Мир, 1990

54. P.K.L.Yin. Studies on СО2 isotope molecules and atmospheric transmission of 12C1802 laser radiation. Appl. Optics, 8, #5,997 (1969)

55. C.Freed, RG.ODonnell, A.H.M.Ross. Absolute frequency calibration of the CO2 isotope laser transitions. IEEE Trans, on Instrum. and Measurement., IM-25, 431 (1976)

56. Н.Н.Воробьева, М.Г.Галушкин, Е.П.Глотов, В.Г.Лякишев, В.И.Родионов, А.М.Серегин, Н.В.Чебуркин, С.К.Чекин. Исследование спектральных характеристик импульсных СО2 лазеров высокого давления. Квантовая электроника, 11, №7,1454(1984)

57. A.M.Robinson. Gain distribution in a C02 TEA laser. Can. J. Phys., 50,2471 (1972)

58. J.Warman, RFessenden, G.Bakale. Dissociative attachment of thermal electrons to N2O and subsequent electron detachment. J. Chem. Phys., 57, #7, 2702 (1972)

59. O.Wood, E.Burkhardt, M.Pollack, T.Bridges. High-pressure laser action in 13 gases with transverse excitation. Appl. Phys. Lett., 18, #6, 261 (1971)

60. D.Rapp, D.Briglia. Total cross sections for ionization and attachment in gases by electron impact. II. Negative-ion formation. J. Chem. Phys., 43,1480 (1965)

61. T.Sumijoshi, A.Shiratori, Y.Ninomiya, M.Obara. Selective material ablation by the TEA CO2 laser. X Int. Symp. on Gas Flow and Chem. Lasers, Friedrichshafen, Germany, 1994; Proc. SPIE, 2502,602 (1995)

62. В.Б.Лаптев, Е.АРябов, Л.М.Туманова. Результаты и перспективы лазерного разделения изотопов кислорода методом ИК многофотонной диссоциации молекул. Квантовая электроника, 22, №6, 633 (1995)

63. A.Ionin, H.Kobsa, K.Klein. Irradiation of fabrics of nylon and polyethylene terephthalate with short, frequency selected pulses from CO and CO2 lasers. XI Int. Symp. on Gas Flow and Chem. Lasers., Edinburgh, UK, 1996; Proc. SPIE, 3092, 422 (1997)

64. Ю.Конев, И.Кочетов, В.Певгов. Влияние селекции линий генерации на энергетику излучения СО лазера. Письма в ЖТФ, 3, №15, 733 (1977)

65. Н.Басов, В.Казакевич, И.Ковш, А.Лыткин. Спектр излучения импульсного электроионизационного СО лазера с внутрирезонаторной водяной ячейкой. Квантовая электроника, 10, №6, 1121 (1983)

66. В.Ананьев, В.Данилычев, А.Ионин, А.Лыткин. Формирование колебательно-вращательных спектров генерации электроионизационного СО лазера. Квантовая электроника, 14, №10,1974 (1987)

67. R.Osgood, E.Nichols, W.Eppers, R.Petty. Q-switching of the carbon monoxide laser. Appl. Phys. Letts., 15, 69 (1969)

68. В.Долинина, А.Сучков, Б.Урин. Теоретическое исследование возможности генерации коротких мощных импульсов на электроионизационном СО лазере. Квантовая электроника, 4,1571 (1977)

69. В.Ананьев, Н.Басов, А.Ионин, АКучаев, А.Лыткин, В.Петрунин, Д.Синицын. Увеличение эффективности электроионизационного СО лазера с модулированной добротностью с помощью генерации серии импульсов. Квантовая электроника, 12, №8, 1666(1985)

70. НСоболев, В.Соковиков. Лазер на окиси углерода. Результаты экспериментальных исследований. (Обзор). Квантовая электроника, 4, №10, 3 (1972)

71. АБасиев, В.Гальцев, В.Гурашвили, С.Изюмов, И.Кочегов, АКурносов, В.Певгов. Особенности спектрообразования СО лазера с модулированной добротностью. Препринт ИАЭ им. Н.В.Курчатова, М., 1981

72. A.Nurmikko. Forced mode looking of a single-line high pressure CO laser. J. Appl. Phys., 46, 2153 (1975)

73. М.АГутин, А.П.Кольченко. Метод частотно-селективного вывода энергии из резонатора для селекции линий в СО лазере с модулированной добротностью. Квантовая электроника, 13, №1, 202 (1986)

74. М.А.Гутин, И.Н.Живухин, А.А.Ионин, АП.Лыткин, Ю.А.Троицкий. Формирование спектрально-временных характеристик излучения СО ЭИЛ путем внутрирезонаторной пространственной фильтрации. Квантовая электроника, 16, №9, 1849(1989)

75. М.А.Гутин. Лазер с управлением спектральными и временными характеристиками излучения путем внутрирезонаторной пространственной фильтрации. Оптика и спектроскопия, 64, №5,1190 (1988)

76. В.Е.Зуев. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. Москва, Советское радио, 1970

77. В.Н.Арефьев, Б.М.Погодаев, Н.И.Сизов. Исследования поглощения излучения перестраиваемого С02 лазера водяным паром в диапазоне 9-11 мкм. Квантовая электроника, 10, №3,496 (1983)

78. Р.М.Межерис. Лазерное дистанционное зондирование. М., Мир, 1987

79. G.L.Loper, М. A.O'Neill, I.A.Gelbwachs. Water-vapor continuum C02 laser absorption spectra between 27°C and -10°C. Appl. Optics, 22, #23, 3701 (1983)

80. I.S.Ryan, M.H.Hubert, R.A.Grome. Water vapor absorption at isotopic C02 laser wavelengths. Appl. Optics, 22, #5, 711 (1983)

81. P.L.Kelley, R.A.McClatchey, R.K.Long, A.Snelson. Molecular absorption of infrared laser radiation in the natural atmosphere. Optical and Quantum Electronics, 8, 117 (1976)

82. R.C.Bergman, J.W.Rich. Overtone bands lasing at 2.7-3.1 jxm in electrically excited CO. Appl. Phys. Lett., 31, #9, 597 (1977)

83. О.Г.Бузыкин, С.В.Иванов, А.А.Ионин, А.Ю.Козлов, А.А.Котков, Л.В.Селезнев. Линейное и нелинейное поглощение излучения обертонного СО лазера в атмосфере. Оптика атмосферы и океана, 14, №5, 400 (2000)

84. T.Sumiyoshi, A.Shiratori, Y.Ninomiya, M.Obara. Selective material ablation by the TEA C02 laser. Proc. SPIE, 2502, 602 (1995)

85. В.Б.Лаптев, Е.АРябов, Л.М.Туманова. Результаты и перспективы лазерного разделения изотопов кислорода методом ЙК многофотонной диссоциации молекул. Квантовая электроника, 22, 633 (1995)

86. А.А.Йонин. Отечественные разработки мощных лазеров на моноокиси углерода. Квантовая электроника, 20, 113 (1993)

87. Н.Г.Басов, В.Г.Бакаев, А.А.Ионин, И.Б.Ковш, А.В.Кучаев, А.П.Лыткин, В.Н.Паисов, ДВ.Синицын, В.А.Соболев. Импульсные электроионизационные лазеры с криогенным охлаждением активной среды. Препринт ФИАН №202, М., 1984

88. Ю.А.Ананьев. Оптические резонаторы и проблема расходимости лазерного излучения. М., Наука, 1979

89. Б.М.Андреев, Я.Д.Зельвенский, С.Г.Катальников. в кн.: Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами, М., 1982

90. Б.Г.Агеев, Ю.Н.Пономарев, Б.А.Тихомиров. Нелинейная оптико-акустическая спектроскопия молекулярных газов. Новосибирск, Наука, 1987

91. F.RPetersen, I.S.Wells, A G.Maki, K.I.Simsen. Heterodyne frequency measurements of 13C02 laser hot band transitions. Appl Optics, 20,3635 (1981)

92. R.S.Silver, T.S.Hartwick. Gain measurements in C02 isotope mixtures. Appl Phys., 41, 4566 (1970)

93. Б.Ф.Гордиец, АЙ.Осипов, Л.АШелепин. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры. М.: Наука, 1990

94. KJ.Simsen. The sequence bands of the carbon-13 isotope C02 laser. Optics Communications, 34,447 (1980)

95. С.Т.Корнилов, С.Н.Чириков. В сб.: Газовые лазеры, М., Энеогоатомиздат, 57, (1983)

96. Дискуссия на стендовой сессии, Международная конференция, ?, 2002

97. АА.Ионин, А.Ф.Сучков, К.К.Фролов. Электроионизационный N20 лазер. Квантовая электроника, 15, №10, 1967 (1988)

98. Г.Хирд. Измерение лазерных параметров. Под ред. Ф.С.Файзуллова, М., Мир, 1970

99. А.П.Аверин, Н.Г.Басов, Е.П.Глотов, В.А.Данилычев, Н.Н.Сажина, А.М.Сорока, В.Н.Югов. Использование аргона в рабочих смесях непрерывных технологических ЭИ С02 лазерах. Квантовая электроника, 8, 2063 (1981)

100. К.Смит, Р.Томсон. Численное моделирование газовых лазеров. Москва, Мир, 1981

101. Ю.АКулагин. Труды ФИАН, 107, 110(1979)

102. А.П.Зуев. Химическая физика, 7,923 (1983)

103. Справочник по лазерам. Под редакцией А.М.Прохорова, М., Сов. радио, 1979

104. Р.И.Солоухин, Ю.А.Якоби, Е.И.Вязович. Лазер с перестраиваемым спектром генерации. Авторское свидетельство №594842, приоритет от 05.04.1976

105. Ю.АЛкоби. Перестройка спектра генерации лазера с помощью внутрирезонаторной пространственной фильтрации. Квантовая электроника, 8, №3, 555 (1981)

106. H.Kobsa. Laser microstructuring of fibers and fabrics. Scientific report, DuPont, Wilmington, USA, 1994

107. Коэффициенты поглощения и оптические толщи атмосферы в спектральных линиях излучения СО лазера. Приложение №1 к отчету ГОИ №174-08-79, Ленинград, 1983

108. За. Б.Г.Агеев, А.А.Ионин, А.А.Мицель, Л.И.Несмелова, Ю.Н.Пономарев, В.П.Руденко,