Принципиальные вопросы создания лазера на рекомбинирующей плазме.
В настоящее время активно исследуются вопросы теории и практической реализации лазеров на рекомбинирующей плазме. Эти лазеры называют плазменными или рекомбинационными.
Подчеркнем принципиальное отличие плазменного лазера от газоразрядного. В процессе работы газоразрядного лазера степень ионизации плазмы возрастает, а в случае плазменного лазера падает. В этом смысле газоразрядный лазер работает на переходе среды от газа к плазме тогда как плазменный лазер работает на переходе от плазмы к газу.
Сопоставление плазменного и газоразрядного лазеров можно продолжать, рассматривая импульсную накачку. В импульсном газоразрядном лазере генерация начинается по достижении достаточно высокой интенсивности импульса тока в разряде — на фронте импульса. В импульсном плазменном лазере генерация начинается уже после окончания импульса тока — после того, как возникнет достаточно высокая степень ионизации плазмы и произойдет «охлаждение» свободных электронов. Иными словами, плазменный лазер генерирует в послесвечении разряда.
Рис. 1.46
Для создания плазменного лазера надо решить две проблемы. Первая связана с получением плотной высокоионизованной плазмы с «переохлажденными» электронами, вторая — с релаксацией нижнего рабочего уровня.
Отметим особую сложность первой проблемы. Исследуются различные пути решения этой проблемы, отличающиеся друг от друга способами ввода в активную среду энергии возбуждения и способами охлаждения электронов. Если плазма как целое неподвижна, то эффективны два способа охлаждения свободных электронов: пристеночное охлаждение (в трубках относительно малого диаметра) и охлаждение за счет упругих столкновений с атомами буферного газа, например, гелия или водорода. В движущейся как целое плазме возможен газодинамический механизм охлаждения — при адиабатическом расширении газовой смеси.
В зависимости от способов ионизации среды, охлаждения электронов и очищения нижних уровней выделяют различные типы плазменных лазеров: импульсные, электроннопучковые, с ядерной накачкой плазмодинамические, плазмохимические.
