Успехи прикладной физики

Обсуждены особенности фотоупругого эффекта и показано, что они могут быть использованы для измерения параметров лазера и фотоприемника, которые являются основными узлами любого оптоэлектронного изделия. Проведен краткий обзор известных методов измерения параметров лазера и фотоприемника, отмечены некоторые ограничения в их применениях. Теоретически обоснована возможность использования особенностей фотоупругого эффекта для измерения параметров инерционности фотоприемника. Формула для расчета отклика на выходе акустооптического процессора на прямоугольное входное воздействие выведена и использована для раздельной оценки времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом и инерционности фотоприемника. Также доказано, что путем выбора короткого входного воздействия особенностей фотоупругого эффекта можно использовать для определения конфигурации поперечного сечении лазерного пучка и закона распределения плотности потока мощности в нем. Результаты теоретических исследований апробированы численными расчетами и подтверждены экспериментальными измерениями.

Приведены результаты исследований по разработке первых электроразрядных лазеров на активных средах N2, CO2, Cu, CuBr и эксимерных молекулах в Институте оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН. В нем был создан один из первых в мире Сu-лазер с импульсным получением паров меди за счет взрыва проводников и поперечным разрядом возбуждения. Для медного лазера были получены рекордные удельные параметры генерации, почти равные предельным: энергия излучения 2,4 Дж/л, пиковая мощность 120 МВт/л с КПД равным 0,16 %. Для СuBr-лазера, работающего в частотном режиме, впервые была получена средняя мощность излучения более 100 Вт. В режиме сдвоенных импульсных возбуждения были найдены условия, ограничивающие рост КПД СuBr-лазера. Для него был получен рекордный КПД, равный 2,7 %. Впервые был разработан азотный лазер с максимальным КПД, равным 0,27 %, с энергией 0,8 мДж, пиковой мощностью 160 кВт. Впервые был разработан миниатюрный XeCl-лазер с продольным разрядом возбуждения, который работал как с буферными газами He, Ne и Ar, так и без них.

В работе проведены результаты теоретического анализа влияния состава растворителя, нестабильности температурного поля в образце и неоднородности распределения ZnTe в исходном (питающем) слитке на однородность состава растущего кристалла. Показано, что оптимизация состава растворителя позволяет минимизировать скачок концентрации ZnTe на границе затравка–кристалл. Вариации состава при изменении тепловых условий в процессе роста носят плавный характер, и они относительно небольшие. Различные гармоники неоднородности распределения состава в питающем слитке по-разному влияют на однородность растущего кристалла. Длинноволновые неоднородности в питающем слитке практически полностью переходят в растущий кристалл.

При длине волны, равной половине длины зоны растворителя и меньше, возмущения состава кристалла относительно небольшие. Очевидно, причиной локальных изменений состава, наблюдаемые в реальных кристаллах, являются, в основном, вариации состава питающего слитка.

Установлено сходство механизмов коммутации компактных вакуумных искровых разрядников и разрядников с лазерным поджигом при сравнимом уровне плотности потока энергии в узле поджига–ионизация остаточного газа потоком коротковолнового излучения и быстрых электронов из плазмы катодного пятна или лазерной плазмы. Указанный механизм позволяет эффективно уменьшать задержку срабатывания разрядника путем повышения энергии поджига. Проведено экспериментальное исследование преимуществ использования схемы поджига с увеличенной энергией для управления малогабаритными вакуумными искровыми разрядниками. Наблюдается устойчивое снижение времени задержки срабатывания разрядника и повышение уровня стабильности задержки. Наиболее эффективно, с точки зрения минимизации и стабильности времени задержки срабатывания разрядника, вложение энергии в формирование инициирующей плазмы происходит на искровой стадии вспомогательного разряда по поверхности диэлектрика в узле поджига.

На основе детального анализа и обобщения результатов расчетов энергетического спектра электронов c использованием разных моделей в газовых разрядах в чистом углекислом газе CO2 и в смесях, содержащих СО2, найдена константа скорости диссоциации СО2 электронным ударом в газовом разряде постоянного тока атмосферного давления. Показано, что при значениях приведенного электрического поля от 55 Тд до 100 Тд преобладающим механизмом разложения молекулы СО2 являются столкновения молекул СО2 с электронами. Получено выражение для вычисления константы скорости диссоциации СО2 электронным ударом в зависимости от приведенного электрического поля.