Многоканальная диффузная плазма, как устойчивая форма горения разряда при высоких удельных мощностях накачки

Институт сильноточной электроники

Авторы: д.ф.-м.н. Панченко Ю. Н., Пучикин А. В., к.ф.-м.н. Ямпольская С. А

Предложена и реализована новая форма горения диффузного разряда в плотных газовых смесях с электроотрицательными компонентами, состоящая из самоорганизующейся структуры множественных диффузных каналов. Применение такого разряда в плотных газовых средах, включающих в себя электроотрицательные добавки (галогены, кислород) позволило расширить диапазон устойчивого существования диффузной плазмы с концентрацией электронов до 8×10¹⁵ см^-3 при сохранении свойств активной среды в течение всей длительности импульса накачки. Формирование множественных равновесных диффузных каналов обеспечивалась за счет скорости роста плотности тока более 6×10¹⁰ А/(cм²×с) и приведенной напряженности поля в момент пробоя разрядного промежутка не менее 3 кВ/см×атм. Выбор соотношения донора и акцептора электронов в составе газовой смеси позволяет реализовывать завершенную или незавершенную стадию развития множественных диффузных каналов в разряде.

Практическая реализация данной формы разряда в электроразрядных KrF и XeCl лазерах позволила при удельной мощности накачки более 5 МВт/см³ достичь рекордных значений удельной энергии излучения (более 10 Дж/л), при КПД лазеров ~ 2 %.  Также впервые получена активная среда на трехатомной молекуле Kr₂F в разрядной плазме, которая позволяет усиливать импульсы излучения фемтосекундной длительности в видимом диапазоне спектра в течение 300 нс.

Публикация:S. A. Yampolskaya, A. G. Yastremskii, Y. N. Panchenko, A. V. Puchikin and S. M. Bobrovnikov. Numerical Study of the Discharge Spatial Characteristics Influence on the KrF Laser Generation // IEEE Journal of Quantum Electronics. 2020. Vol. 56, No. 2. P. 1-9.