Эффективный XeCl-лазер с полупроводниковым прерывателем тока в генераторе накачки. Теория и эксперимент

Исследованы характеристики лазерного излучения, кинетические процессы формирования плазмы и создания инверсной населенности, а также рассмотрены характерные электрофизические процессы в схеме питания, содержащей полупроводниковый прерыватель тока и промежуточный индуктивный накопитель энергии. Показано, что полупроводниковый прерыватель тока регулирует запас энергии в создаваемом индуктивном накопителе, а возникающий при обрыве тока высоковольтный предымпульс малой длительности с пиковой плотностью мощности накачки ~1 МВт/см³ позволяет сформировать плазму объемного разряда и создать инверсную населенность за время ~10 нс, что обеспечивает условия для эффективной накачки активной среды от основного конденсатора. Представлены расчетные временные зависимости мощности накачки и излучения, концентрации электронов, возбужденных атомов ксенона, колебательно-возбужденных молекул HCl(v), а также скоростей процессов ионизации, рекомбинации и прилипания. Проанализированы кинетические процессы, определяющие характеристики лазерного излучения. Получена энергия излучения до 1.0 Дж при длительности импульса на полувысоте 90 нс с эффективностью относительно вложенной энергии до 4.0%. Максимальная мощность излучения составила 11 МВт при эффективности генерации относительно мощности накачки 4.7%. Получено хорошее согласие расчетных и экспериментальных временных зависимостей напряжения на лазерном промежутке, тока разряда, мощности излучения.