Многочастотные планарные лазеры среднего ИК диапазона с импульсной СВЧ накачкой

Аннотация: Исследованы и оптимизированы характеристики излучения импульсно-периодических планарных HF-, DF-, HF–DF-, Xe- и HF–DF–Xe(Kr)-лазеров, возбуждаемых СВЧ разрядом (2.45 ГГц), с диффузионным охлаждением в зависимости от длительности (10–40 мкс) и частоты следования (50–400 Гц) импульсов накачки, состава и давления смеси рабочих газов (30–200 Тор) при малых (до 0.6 л /с) скоростях прокачки газа. В газоразрядном HF–DF–Xe-лазере впервые продемонстрирована одновременная работа как химического молекулярного HF–DF-лазера, так и рекомбинационного лазера на переходах атома ксенона, генерирующих широкополосное (октава) излучение в диапазоне 2.0–4.2 мкм с выходной средней мощностью излучения 43 мВт и КПД 0.9%. При замене ксенона на криптон в HF–DF–Kr-лазере получена генерация на длинах волн 2.52–4.15 мкм. В HF–DF-лазере осуществлена генерация одновременно в двух спектральных диапазонах: 2.7–2.9 мкм и 3.6–4.2 мкм с выходной мощностью излучения ~50 мВт. Установлено, что уменьшение длительности импульсов накачки при увеличении частоты их следования (ЧСИ) для сохранения среднего энерговклада приводит к росту средней выходной мощности и КПД лазера. При небольших ЧСИ (50–100 Гц) и малой скорости прокачки смеси газов возможна эффективная замена буферного газа гелия на неон. Генерация Хе-лазера получена в спектральном диапазоне 2.03–3.65 мкм; средняя выходная мощность излучения при длительности импульса накачки 20 мкс и ЧСИ до 10 кГц составила 580 мВт при максимальном КПД 0.55%. Полученные экспериментальные результаты демонстрируют возможность создания широкополосного HF–DF–Xe-лазера в области частот излучения 2–4 мкм с заданным соотношением интенсивностей в различных спектральных диапазонах.

Ключевые слова: планарный HF–DF–Xe-лазер, газовый разряд, спектральные характеристики, многочастотная генерация.

Поступила в редакцию: 29.10.2019
Исправленный вариант: 21.11.2019

Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:3, 277–283