СO2-лазер, Виттеман В., 1990

СO2-лазер, Виттеман В., 1990.
  Монография известного нидерландского специалиста посвящена газоразрядным СO2-ла-зерам, нашедшим широкое применение в науке и технике. Автор подробно рассматривает основы физики этих лазеров как в непрерывном, так и в импульсном режиме, а также связанные с этим вопросы молекулярной физики, газовой кинетики, процессы возбуждения и релаксации и т. д. В книге представлено большое количество численных значений физических постоянных, а также приведены точные спектроскопические данные по изотопам СO2.
Для научных работников, инженеров и специалистов, занимающихся разработкой и применением СO2-лазеров, а также аспирантов и студентов.

КПД и выходная мощность.
СO2-лазер, как и любой другой газовый лазер, потребляет электрическую энергию, часть которой преобразуется в энергию лазерного излучения на длине волны около 10 мкм. Разница между вкладываемой и получаемой на выходе мощностью превращается в тепло, которое необходимо отвести. Для увеличения выходной мощности необходимо увеличить вкладываемую мощность, но технические и физические ограничения лимитируют величину входной энергии. Действительно, способ отвода тепла характеризует тип лазера: например, отпаянные лазеры непрерывного действия, мощные быстропрокачные лазеры и импульсные лазерные системы.
В процессе работы СO2-лазера происходит обмен энергией между низколежащими колебательно-вращательными энергетическими Уровнями молекулы СO2. Под действием излучения молекулы из высокоэнергетических состояний переходят в состояния с меньшей энергией. Разность энергии этих верхних и нижних состояний определяют энергию, которая преобразуется в инфракрасное излучение.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода
Предисловие
Глава 1. Введение  
1.1. Применения  
1.2. КПД и выходная мощность
1.3. Устойчивые и неустойчивые резонаторы  
Глава 2. Колебательно-вращательная структура молекулы СO2
2.1. Нормальные колебательные моды
2.2. Волновое уравнение
2.3. Распределение по вращательным уровням
2.4. Ферми-резонанс
2.5. Переходы основных полос молекулы СO2  
2.6. Отношение коэффициентов усиления основных полос  
2.7. Абсолютные частоты переходов в изотопах молекулы СO2
Глава 3. Лазерные процессы в СO2
3.1. Спонтанное испускание  
3.2. Вынужденное испускание
3.3. Усиление света
3.4. Форма линии  
3.5. Насыщение усиления
3.6. Температурная модель лазерной генерации
3.7. Колебательное возбуждение верхнего лазерного уровня
3.8. Релаксационные явления и колебательные температуры
3.9. Измерения показателя усиления и колебательные температуры  
3.10. Роль Не, Н2O и Хе в лазерной смеси
3.11. Энергосъем  
Глава 4. Непрерывные газоразрядные лазеры
4.1. Свойства разряда  
4.2. Элементарная теория положительного столба
4.3. Законы подобия  
4.4. Тепловые эффекты и подобие
4.5. Оптические аспекты процесса одномодовой генерации  
4.5.1. Усиление гауссова пучка
4.5.2. Ширина гауссова пучка в лазере
4.5.3. Измерения параметра насыщения  
4.6. Отпаянные СО2-лазеры  
4.7. Одномодовые СO2-лазеры  
4.8. Лазеры на секвенциальных и горячих полосах
4.9. Селекция переходов с регулируемым выводом излучения
4.9.1. Анализ трехзеркальной конфигурации  
4.9.2. Эксперименты с перестраиваемой развязкой  
4.9.3. Лазер высокой стабильности
4.10. Стабилизация частоты и мощности при помощи оптовольтаического эффекта
4.10.1. Оптовольтаический сигнал в водяной рубашке
Глава 5. Быстропроточные системы
5.1. Лазер с конвективным охлаждением
5.2. Принципы конструкции лазера
5.3. Коэффициент усиления и параметр насыщения  
Глава 6. Импульсные системы  
6.1. Основные принципы лазерной генерации
6.2. Энергообмен между электронами и молекулами; вольт-амперные характеристики лазерных смесей  
6.3. Вывод уравнения Больцмана
6.3.1. Разложение решения уравнения Больцмана в окрестности изотропного распределения
6.3.2. Энергоперенос при упругих столкновениях
6.3.3. Энергия, вкладываемая электрическим полем  
6.3.4. Энергообмен в неупругих столкновениях
6.3.5. Стационарное уравнение Больцмана для распределения энергии электронов  
6.4. Решение уравнения Больцмана для разряда СO2-лазера
6.4.1. Коэффициенты переноса
6.4.2. Прогнозирование оптимальной эффективности работы лазера  
6.4.3. Рабочие значения E/N в самостоятельном тлеющем разряде  
6.5. Анализ процессов, приводящих к формированию лазерного импульса  
6.6. Системы УФ-предыонизации с двойным разрядом
6.7. Профиль электродов, создающих однородное поле (профиль Ченга)    
6.8. Электроды минимальной ширины (профиль Эрнста)
6.9. Коронный разряд на поверхности диэлектрика  
6.10. Системы с предыонизацией в однократном коронном разряде  
6.11. Системы, управляемые электронным пучком
6.11.1. Плазма в режиме объемной рекомбинации
6.11.2. Холодный катод
6.11.3. Эквивалентная схема разряда, управляемого электронным пучком  
6.11.4. Оптимальная выходная энергия системы, управляемой электронным пучком  
Глава 7. Синхронизация мод при амплитудной модуляции в ТЕА-лазерах
7.1. Акустооптическая модуляция  
7.2. AM-синхронизация мод во временной области
7.2.1. Условие самосогласованности для идеального импульса в резонаторе  
7.2.2. Условие самосогласованности для импульса в резонаторе при рассогласовании частоты  
7.3. Спектральный анализ AM-синхронизации мод
7.4. Экспериментальное исследование системы с АМ-синхронизацией мод  
7.4.1. Стабилизация ТЕА-лазера в режиме АМ-синхронизации мод с помощью внутрирезонаторного СO2-усилителя низкого давления
7.4.2. Стабилизация ТЕА С02-лазера с АМ-синхронизацией мод при инжекции непрерывного излучения  
7.4.3. Переходный процесс и установление стационарного режима в ТЕА-лазере с AM-синхронизацией мод
7.4.4. Численный расчет процессов АМ-синхронизации мод  
Глава 8. Синхронизация мод при частотной модуляции в ТЕА-лазерах
8.1. Электрооптическая фазовая модуляция  
8.2. Временной анализ ЧМ-синхронизации мод  
8.2.1. Условие самосогласованности для циркулирующего в резонаторе импульса при рассогласовании частоты  
8.3. Анализ ЧМ-синхронизации мод в частотной области
8.4. Эксперименты по ЧМ-синхронизации мод в ТЕА-лазерах
Глава 9. Пассивная синхронизация мод
9.1. Основные принципы  
9.2. Синхронизация мод при быстром насыщающемся поглощении  
9.2.1. Основное уравнение
9.2.2. Насыщающийся поглотитель и усиление в лазере
9.2.3. Форма импульса  
9.2.4. Общие критерии синхронизации мод
9.2.5. Синхронизация мод в СO2-лазере
9.3. Синхронизация мод с помощью германия р-типа
9.3.1. Активная и пассивная синхронизации мод
9.3.2. Сталкивающиеся импульсы и синхронизация мод
Глава 10. Усиление коротких импульсов
10.1. Распространение импульса в двухуровневой системе
10.2. Распространение импульса с учетом вращательной релаксации  
10.2.1. Вращательная релаксация   
10.2.2. Энергосъем при генерации короткого импульса на нескольких переходах; учет вращательной релаксации
10.2.3. Влияние вращательной релаксации на инверсию- и форму импульса
10.2.4. Энергосъем при генерации на многих полосах
10.3. Экспериментальный метод получения коротких импульсов с несколькими линиями  
10.3.1. Экспериментальная установка  
10.3.2. Экспериментальное исследование генерации на многих линиях  
10.4. Селекция одиночного импульса  
10.5. Предымпульсы, отраженные импульсы и защита от паразитного излучения  
10.6. Экспериментальные исследования энергосъема в режиме генерации коротких импульсов на нескольких переходах
10.7. Многопроходный усилитель импульсов
10.7.1. Внутримодовая колебательная релаксация  
10.7.2. Ферми-релаксация  
Литература  
Предметный указатель.