Рис. 2. Сечение разрядного
канала
инверсной среде щелеобразного разрядного
канала. Такая траектория генерируемого лу-
ча дает возможность многократно увеличить
длину инверсной среды и получить реальную
длину резонатора между зеркалами
7
и
8
(см.
рис. 1), равную нескольким десяткам метров
с эффективным числом Френеля
F
эф
≤
1
. Экспериментальный резонатор
за счет подавления высших типов колебаний позволяет осуществить селек-
цию только одной основной поперечной моды — ТЕМ00. Идеология работы
резонатора была представлена в работе [3].
Разрядный канал лазера
1
(см. рис. 1) имеет высоту щели 6 мм, шири-
ну 42 мм и собран в наборе отдельных секций аналогично [1, 4]. Сечение
щелеобразного разрядного канала показано на рис. 2. Активная длина разряд-
ного канала составляет 800 мм. Конструкция бокового катода, используемая
в эксперименте, описана в работе [4]. Для выравнивания давления газа по
длине дугового разряда осуществлялась непрерывная прокачка газа от катода
к аноду. Объем инверсной среды на единицу длины щелеобразного разряд-
ного канала сечением 6
×
42 мм соответствует объему инверсной среды на
единицу длины круглого разрядного канала диаметром 18 мм. Коэффициент
усиления инверсной среды
k
0
в щелеобразном разрядном канале можно счи-
тать примерно равным коэффициенту усиления инверсной среды круглого
разрядного канала диаметром 6 мм. Известно, что коэффициент усиления
k
0
в разрядном канале диаметром 6 мм в 3 раза больше, чем в разрядном кана-
ле диаметром 18 мм [1]. Следовательно, квантовая система в щелеобразном
разрядном канале высотой 6 мм работает эффективнее, чем в канале диа-
метром 18 мм. Коэффициент усиления инверсной среды разрядного канала
диаметром 6 мм составляет
=0
,
014
см
−
1
[1]. При усреднении коэффициен-
та усиления
k
0
по ширине щели экспериментального лазера его значение
уменьшается и становится равным
= 0
,
01
см
−
1
.
В резонаторе, образованном зеркалами
2, 4, 7
и
8
, генерируемый луч
проходит 12-кратную зигзагообразную траекторию внутри резонатора, за-
данную наклоном плотных зеркал
2
и
4
в разные стороны относительно
оптической оси. При длине щелеобразного разрядного канала 80 см и длине
резонатора 2,05 м с 12-кратной зигзагообразной траекторией генерируемого
луча длина инверсной среды составляла
l
= 9
,
6
м, реальная длина резонатора
L
= 24
,
6
м.
Для плосковогнутого резонатора диаметры каустики осевой моды на зер-
калах вычисляют по формулам [5]
w
1
=
w
0
= 2
r
λL
π
r
g
1
−
g
;
(1)
w
2
=
w
0
√
g
;
g
= 1
−
L
R
,
(2)
где
w
1
— диаметр каустики на плоском зеркале
8
(см. рис. 1), через которое
осуществляется выход излучения;
w
0
— минимальный размер пучка (пере-
тяжка);
w
2
— диаметр каустики на плотном зеркале
7
.
Генерируемый луч формировался плоским полупрозрачным зеркалом
8
,
плоским плотным зеркалом
4
(см. рис. 1) и вогнутыми плотными зеркалами
2
и
7
с радиусами кривизны
R
= 50
м.
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2013. № 3 123
