Дослідження еволюції енергетичних характеристик лазерів на барвниках. Розробка та створення джерел субмікронного випромінювання. Аналіз імпульсно-періодичному режиму праці пристрою. Вивчення спектральної взаємодії електромагнітних хвиль з речовиною.
Аннотация к работе
Субмікронний діапазон електромагнітних хвиль відіграє важливу роль у багатьох областях діяльності людини, тому розробці та створенню джерел цього випромінювання, призначених для чисельних галузей науки, техніки, технології і медицини, завжди приділялася належна увага. Вже перші роботи, присвячені даному питанню, показали, що найбільш повне вирішення проблеми створення джерел випромінювання, які повністю перекривають оптичний діапазон, може бути отримане на базі ЛБ, що працюють у різних режимах. Слід зазначити, що ЛБ із ЛН звичайно мають велику спектральну ширину смуги і меншу стабільність довжини хвилі випромінювання, ніж ЛБ із когерентним збудженням, але їм притаманна незаперечна перевага: завдяки великому обєму активного середовища вони можуть генерувати імпульси випромінювання мікросекундної тривалості з енергією, що досягає 0,1?100 Дж, а в І-П режимі середня потужність цих систем може сягати 0,1?100 Вт і більше. Проте на шляху практичної реалізації цього стояв ряд невирішених наукових і науково-технічних питань, у тому числі: Комплексний вплив неоднорідності спектрів випромінювання і поглинання в системах синглет-синглетних і триплет-триплетних переходів молекул барвників не було вивчено, що ускладнювало вибір елементів та оптимальних режимів роботи лазерів цього типу, які могли б забезпечувати неперервне перестроювання довжини хвилі випромінювання. Метою роботи було вирішення наукової і науково-технічної проблеми “Імпульсно-періодичні джерела потужного випромінювання субмікронного діапазону”, що передбачало вивчення нестаціонарних фізичних процесів мікросекундної тривалості, які протікають в основних елементах лазерів на барвниках із ламповою накачкою і в системах на їхній основі, та створення імпульсно-періодичних джерел потужного випромінювання, які мають неперервне перестроювання у субмікронному діапазоні спектра.У вступі обгрунтовується актуальність роботи, показано її звязок з науковими програмами, сформульовано мету і визначені проблеми та задачі досліджень, приведені нові наукові та практичні результати, наведені дані щодо їх апробації, а також описані структура та обсяг дисертації.Для задоволення цим вимогам імпульсні лампи необхідно експлуатувати в маловивчених умовах жорстких РМТ, які характеризуються високою густиною струму і високою напругою, коли газорозрядна плазма, як правило, непрозора у видимій області спектра, а її температура може змінюватися в широких границях. Експериментальні результати в цих умовах погано узгоджуються з відомими методами опису і розрахунку ЛСН, які базуються на емпіричних результатах, що були отримані для квазістаціонарних розрядів. Це обумовлено тим, що спектрально-енергетичні і часові характеристики випромінювання імпульсних ламп складним чином залежать від параметрів розрядного кола, геометрії розрядного проміжку, режиму роботи, енергії і тривалості імпульсів розряду, технології виготовлення лампи та її елементів, матеріалу електродів та оболонки, тощо. У наших експериментах для вимірювання миттєвого струму розряду використовувався пояс Роговського, а для вимірювання миттєвої напруги на розрядному проміжку лампи застосовувалися два види перетворювачів високої напруги: резистивний подільник та безконтактний перетворювач напруги (БПН), який складався з електрооптичного кристала та поляризаторів, що розміщалися між електродами. Якісно еволюція провідності при РМТ протікала однаково для всіх досліджених систем: протягом переднього фронту світлового імпульсу s монотонно зростала, потім, після досягнення максимуму, ця величина деякий час залишалася практично сталою, а наприкінці імпульсу, коли в колі виділилося більш ніж 90% повної енергії, вона починала зменшуватися.Спочатку був проведений аналіз впливу параметрів імпульсу накачки, активного середовища і резонатора на енергетичні і часові параметри випромінювання лазерів на барвниках, що дозволило визначити оптимальні умови, які забезпечують ефективну генерацію цих лазерів. Наступним етапом роботи була розробка методів розрахунку ЛСН імпульсних лазерів на барвниках із заданими ресурсом G та СЕХ випромінювання при виконанні умов електричного і спектрального узгодження. Зокрема, було встановлено, що вимоги до тривалості роботи ламп та до спектра їхнього випромінювання визначаються нерівністю: ,(3) де W0 та Wmin - номінальна та мінімальна енергії розряду; Dt - тривалість імпульсу; lmin - короткохвильовий край поглинання активного середовища; l і d - довжина і діаметр розрядного каналу ТІЛ; z - стала (z»1,1?108 Дж?м-2?с-?); SB та b - сталі теплового випромінювання Стефана-Больцмана та Віна ; h - ККД перетворення електричної потужності у світлову. На базі спеціальної коаксіальної лампи - кювети нами була запропонована і реалізована двоконтурна система збудження, яка забезпечувала підвищену енергію накачки при мінімальній тривалості імпульсів, що було необхідно для ефективної роботи багатьох барвників. Наближення другого порядку задовільно описує активне середовище при виконанні умови 0,7?c?R?3, що дозволяє представити р