Исследование радиального профиля параметров активной среды лазеров с разрядом в полом катоде

ПРОВОДИЛИСЬ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНЕРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРА НА ПАРАХ РТУТИ С РАЗРЯДОМ В ПОЛОМ КАТОДЕ.

Механизм формирования плазмы в разряде происходит в результате движения заряженных частиц в радиальном направлении – от внутренней поверхности катода к его центру и обратно
В работе была поставлена задача
исследования неоднородностей
плазмы в полости катода и их влияние на параметры излучения лазера.

Чтобы исследовать радиальное распределение параметров плазмы в полости катода, необходимо было определиться с методом диагностики плазмы.
Методы диагностики плазмы можно разделить на 2 группы

Бесконтактные методы исследования плазмы называются так потому, что при получении необходимой для определения параметров плазмы информации ее параметры не изменяются.
К бесконтактной диагностики плазмы можно отнести следующие методы:
СВЧ методы,
Спектроскопическая диагностика плазмы
Корпускулярная диагностика плазмы.

Измерение параметров плазмы импульсного РПК производилось нами зондовым методом
метод является достаточно простым
И позволяет определять:
ne,
Te,
φр
Рис.1 Зонд Ленгмюра, помещенный в плазму

Рис.2. Разрядная схема регистрации зондового тока и типичная вольт–амперная характеристика двойного зонда. 1 – катод, 2 – анод, 3 – сильфон, 4 – зонды, 5 – металл.

Рис.3.На графиках представлено радиальное распределение параметров плазмы для катода диаметром 20 мм.

Из результатов измерения параметров плазмы, следует ожидать неравномерного радиального распределения энергетических характеристик излучения в полосе катода
Рис.4.Схемы установок для исследования радиального распределения

G, дБ∙ м-1
Рис. 5.Радиальное распределение усиления, при различных значениях тока разряда:1–15 ;2–30;3–40;4–70;5–80;6–90 А.
х – расстояние от стенки катода, мм.
При всех значениях тока усиление имеет распределение близкое к колоколобразному с максимумом на оси катода и растет с ростом тока накачки вплоть до 80 А.

Рис. 5.Радиальное распределение мощности излучения, при различных значениях тока разряда:1–15 ;2–30;3–40;4–70;5–80 А.
х – расстояние от стенки катода, мм.
Удельная мощность излучения при оптимальных токах либо меньших имеет распределение по радиусу подобное усилению. При токах выше оптимального удельная мощность на оси катода снижается, а ее распределение по радиусу приближается к равномерному.

Таким образом, в работе был исследован радиальный профиль параметров плазмы и генерационных характеристик лазера на парах ртути с разрядом в полом катоде.
Радиальное распределение концентрации электронов в полости катода имеет колоколообразный вид с максимумом на оси катода Температура электронов по радиусу катода изменяется слабо. Считаем, что именно радиальная неоднородность электронной концентрации ответственна за неоднородности генерационных параметров.

ЛИТЕРАТУРА
1. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969. — 293 с.
2. Каган Ю. М., Перель В. И. "Зондовые методы исследования плазмы", УФН 81 с. 409–452 (1963)
.