Томские ученые разработали малогабаритные лазеры для спектроскопии
Ученые Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) совместно с белорусскими коллегами из Гродненского государственного университета создали малогабаритные электроразрядные эксимерные лазеры с высокой удельной энергией импульса (более 10 Дж/л). Главная сфера применения таких лазеров — спектроскопические исследования. Работая в ультрафиолетовом диапазоне спектра (193—248 нанометров), они позволяют определить наличие малых концентраций тех или иных вредных веществ в окружающей среде, в лекарственных средствах и продуктах питания.
В настоящее время в ИСЭ СО РАН активно развиваются направления, связанные с разработкой газоразрядных и твердотельных лазеров для разных практических применений.
Создавая малогабаритный лазер с высокими выходными параметрами, нельзя надеяться на простое масштабирование имеющихся технологий. Здесь требуются новые инженерные решения, которые позволят, например, избежать неустойчивости тока в объемном разряде при высоких удельных мощностях накачки. Решая эту проблему, ученые предложили использовать новую форму горения сильноточного диффузного разряда, когда самоструктурированные множественные диффузные каналы заполняют собой весь объем разрядного промежутка, а устойчивость разряда сохраняется в течение всей длительности импульса. Применение высоковольтного генератора, обеспечивающего быстрое нарастание фронта импульса тока в разрядном промежутке, а также согласование парциального давления компонентов используемой газовой смеси, позволило увеличить параметры газоразрядных эксимерных лазеров в 3–4 раза, по сравнению с имеющимися аналогами.
Обнаруженная форма горения разряда позволяет также повысить эффективность работы и других типов газоразрядных лазеров, например, разработанный электроразрядный азотный лазер с продольной накачкой имеет энергию выходного излучения более 3 милиджоулей при длительности импульса 20 наносекунд.
«Одна из сложностей коммерческого внедрения газоразрядных лазеров заключается в том, что некоторые потребители боятся или не имеют возможности работать с газами, находящимися под давлением, — объясняет ведущий научный сотрудник ИСЭ СО РАН доктор физико-математических наук Юрий Николаевич Панченко. — Поэтому мы начали развивать научное направление, связанное с исследованием и разработкой твердотельных и диодных лазеров, работающих в УФ-диапазоне спектра. Например, один из предлагаемых вариантов — это лазер на кристалле александрита с дополнительными генераторами оптических гармоник».