Рис. 6. Зависимость плотности по-
чернения пятен на фотопленке от
длины инверсной среды
плотности почернения фотопленки. Та-
кой рост крутизны графика плотности по-
чернения
Р
фотопленки свидетельству-
ет о нелинейном увеличении интенсив-
ности генерируемого луча в зависимости
от длины пробега в инверсной среде.
Объясняется это явление тем, что в
лазере на ионах Ar II при большой ин-
тенсивности выходного излучения с до-
плеровским механизмом уширения спек-
тральной линии интенсивность излуче-
ния пропорциональна квадрату длины
инверсной среды [8]. Можно предполо-
жить, что это условие является основным
для возникновения эффекта сверхизлуче-
ния.
Для газовых лазеров с большой дли-
ной инверсной среды известно условие
сверхизлучения [8]
k
0
l
1
.
(5)
В лазере на ионах Ar II (см. рис. 1) с разрядным каналом сечением 6
×
×
42 мм (см. рис. 2),
k
0
≈
0
,
01
см
−
1
и длиной инверсной среды
l
= 960
см
условие сверхизлучения (5) выполнено и получено экспериментально [10],
о чем свидетельствуют фотографии (см. рис. 5) и график плотности почер-
нения фотопленки (см. рис. 6).
Заключение.
В настоящей работе показано, что применение нетради-
ционного щелеобразного профиля дугового разрядного канала с четырехзер-
кальным резонатором позволило получить рекордную мощность генерации
газового лазера на ионах Ar II в моде ТЕМ00. Преимущество описанного в
настоящей работе резонатора с зигзагообразной траекторией генерируемого
луча в сравнении с резонаторами, имеющими эффективные длины [1, 2],
состоит в том, что в нашем эксперименте получена большая реальная длина
инверсной среды
l
и большая реальная длина резонатора
L
. В резонаторах
с эффективной длиной инверсная среда остается неизменно малой длины
(
80
. . .
100
см). В экспериментальном лазере реализована классическая по-
луконфокальная система с отношением
L/R
= 0
,
5
, с реальной длиной ре-
зонатора
L
= 24
,
6
м. Длина резонатора
L
с диаметром генерируемого луча
6 мм в нашем эксперименте определяет значение числа Френеля
F <
1
. Чи-
сло Френеля
F <
1
является основным условием для селекции моды ТЕМ00.
Длина инверсной среды
l
= 9
,
6
м с достаточно высоким коэффициентом
усиления квантовой системы лазера позволила осуществить генерацию лазе-
ра в режиме сверхизлучения. Впервые режим сверхизлучения был реализо-
ван в импульсном азотном лазере [9]. В непрерывном газовом лазере на ионах
Ar II сверхизлучение было получено в 1969 г. [11]. В этой работе генерируе-
мый луч совершал от трех до пяти проходов по зигзагообразной траектории
в круглом разрядном канале диаметром 12 мм и длиной 250 см. Наблюдаемая
мощность многомодового излучения составляла 20 Вт. На эксперименталь-
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2013. № 3 127
