Плазмодинамические лазеры.

В этом типе плазменных лазеров плазма движется как целое; в процессе ее движе­нии и совершается переход в рекомбинационный режим. Исследуются различные виды макродвижения плазмы: расширение, сжатие, равномерное струйное течение.

При быстром (адиабатическом) расширении плотной плазмы, предварительно нагретой электрическим разрядом, происходит охлаждение среды, что и обеспечивает благо­приятные условия для рекомбинации. На стационарно вы­текающей из узкой щели или сопла плазменной струе можно при определенных условиях получить непрерывную лазер­ную генерацию.

Быстрое сжатие плазмы дает возможность эффективно ввести в нее энергию большой плотности. Практически та­кой способ ввода энергии в плазму можно осуществить в установках, использующих пинч-зффект. Сжатие плаз­менного столба внешним продольным магнитным полем обеспечивает рекордно высокую концентрацию свободных электронов (выше ). Условия сжатия плазмы по­зволяют в принципе реализовать рекомбинационный режим, поскольку значительные потери энергии на тормозное излучение (этот процесс эффек­тивен в плазме, содержащей многократные ионы) могут су­щественно замедлить нараста­ние электронной температуры, тогда как концентрация электронов в ходе сжатия будет уве­личиваться. Таким образом, в быстро сжимаемой плазме может иметь место эффективное рекомбинационное заселение верхних рабочих уровней; при этом нижние уровни будут очищаться за счет хорошо действующего в данных условиях столкновительного меха­низма.

Интересная возможность получения непрерывной генера­ции в послесвечении разряда открывается при использова­нии плазменной смеси в виде равномерно текущей струи. Напомним, что в импульсном плазменном лазере происхо­дят три последовательных процесса: первый — образова­ние высоко ионизованной плазмы, второй — охлаждение свободных электронов плазмы, третий — рекомбинация плазмы (накачка лазерных переходов). Если плазма мак­роскопически неподвижна, то эти процессы совершаются в одном и том же месте пространства и поэтому должны чере­доваться во времени — отсюда обязательный импульсный режим работы лазера. Если же плазма движется в виде струи, то все три указанных процесса могут совершаться одновременно, но в разных областях пространства (разных участках струи). Для пояснения приводится рисунок 4.

Рисунок 4

Здесь 1 — газовая струя, 2 — область, где реализуется по­перечный разряд и создается высокоионизованная плазма, 3 — область, где происходит охлаждение свободных элект­ронов, 4 —область рекомбинации, 5 — зеркала оптичес­кого резонатора, 6 — лазерное излучение. Такая разверт­ка последовательных процессов в пространстве (вдоль тече­ния струи) позволяет в принципе совместить их во времени.