11.4.2. Процессы образования ионных и возбужденных состояний в разряде диссоциативного HgBr-лазера

11.4.2.1. Общие характеристики

Сине-зеленый диссоциативный -лазер, работающий на длине волны 502 нм, находится в некоторой степени на более ранней стадии разработки, чем его аналог -лазер, генерирующий в УФ области спектра. Этот лазер, который первоначально возбуждался электрически с помощью короткоимпульсного лавинного разряда [56, 57], а сравнительно недавно с помощью разряда, управляемого электронным пучком [6], работает с буферным газом при давлении 1,5 — 3,0 атм и температурах Главным образом по тем же причинам, которые мы обсуждали выше в связи с ХеСl-лазером, в качестве буферного газа часто используется неон. Изменение температуры в диапазоне

приводит к изменению давления паров HgBr2 в пределах мм рт. ст. [4]. В качестве частиц, передающих энергию возбуждения, успешно применялись как N2, так и Хе при относительных концентрациях Как было показано выше, основными факторами, определяющими состав смеси в лазерах на галогенидах инертных газов, таких, как являются поглощение на длине волны излучения лазера и столкновительное тушение лазерной молекулы. Однако молекула очевидно, значительно менее чувствительна к столкновительной дезактивации, чем молекулы галогенидов инертных газов [55]. Кроме того, экспериментально обнаружено небольшое нестационарное поглощение вблизи 500 нм, обусловленное частицами, возникающими в разряде. По-видимому, именно поэтому диссоциативный HgBr2-лазер менее критичен к оптимизации активной смеси, чем, скажем, XeCl-лазер.

Несмотря на то что в условиях электрического разряда возбуждается много энергетических уровней эксимерной молекулы HgBr, преддиссоциируют с образованием лишь уровни что указывает на малую селективность процесса образования лазерной молекулы. Возбуждение электронным ударом энергетических уровней молекулы HgBr2, лежащих ниже 6 эВ, приводит к образованию молекулы HgBr(A) в результате преддиссоциации (см. рис. 6), в то время как возбуждение электронами состояний HgBr2, лежащих выше эВ, приводит к образованию других возбужденных состояний молекулы HgBr, например HgBr(C). Таким образом, при условиях, типичных для электрических разрядов, эффективная вероятность образования HgBr(B) благодаря возбуждению HgBr2 электронным ударом составляет около Это значение вероятности образования состояния типично также и для тушения возбужденных состояний молекул N2 в реакциях с молекулами Если вместе с другими процессами потерь энергии, типичными для метода возбуждения электрическим разрядом, учесть недостаточную селективность канала образования состояний HgBr(B), то для смесей содержащих (или не содержащих) участвующие в энергообмене частицы, такие, как N2 или Хе, кпд лазера ограничивается значениями Эта величина кпд несколько ниже кпд лазеров на галогенидах инертных газов, возбуждаемых в аналогичных условиях.

Тот факт, что молекула HgBr(B) образуется в реакции диссоциативного возбуждения, снижает требования к необходимости иметь высокие плотности ионов, типичные для таких ионных рекомбинационных лазеров, как ХеСl-лазер. Например, образование HgBr(B)

(кликните для просмотра скана)

возможно и при условиях, когда разряд в среде при ионизации электронным пучком имеет высокий импеданс, что соответствует низкой плотности тока и большим Е/N, т.е. условиям, типичным для разряда в KrF-лазере [45]. При этих условиях над процессом ионизации в разряде преобладает ионизация электронами пучка [45], хотя процессы ионизации в разряде все еще продолжают играть значительную роль вследствие причин, описанных в разд. 11.2. Типичные параметры разряда такого рода, используемого для возбуждения лазера, приведены в табл. 2. Для того чтобы облегчить сравнение с рассмотренными ранее условиями, реализуемыми в разряде XeCl-лазера, при последующем обсуждении этой проблемы наше внимание будет сфокусировано на условиях, типичных для разрядов диссоциативного HgBr2-лазера, управляемого электронным пучком, в котором в качестве частиц, участвующих в процессах энергообмена, используются атомы Хе.