Широкополосные мощные импульсные лазеры на красителях для каскадного возбуждения верхних состояний атома лития в сильном электрическом поле

Подробнее Резонансная флуоресценция пробных атомов, возбуждаемая лазерами на красителях, является эффективным методом исследования различных сред. Эта техника применяется, в частности, для исследования процессов в ускоряющих промежутках мощных импульсных ускорителей электронов и ионов с характерной величиной напряженности электрического поля 0,1 - 4 МВ/см. Для исследования распространения возникающих на электродах промежутка катодной и анодной плазм и измерения распределения напряженности электрического поля было предложено использовать метод, основанный на инжекции в промежуток атомов лития и насыщенном возбуждении с помощью двух лазеров на красителях нижнего перехода 2s-2p и расщепленных электрическим полем компонент перехода 2p-3d или 2p-4d. Расчет штарковского расщепления линий атома лития, соответствующих переходам 2s-2p-3d, по­казал, что для возбуждения компонентов расщепленной линии ширина генерации лазера, возбуждающего 2p-3d переход, должна быть не менее 4 нм. Сконструированы и изготовлены импульсные лазеры на красителях, обеспе­чивающие необходимые длины волн и ширины полос генерации. Лазер на растворе оксазина 17 (X = 671 нм) пол­ностью обеспечивает возбуждение нижнего перехода. Показано, что лазер на растворе родамина B в изопропаноле (X= 610 нм) способен генерировать излучение с шириной полосы 4-6 нм в течение не менее 2,5 мкс, что значительно превышает характерную длительность исследуемого процесса (0,1 мкс). Спектральная плотность мощности излучения обоих лазеров значительно превышает величину, необходимую для обеспечения насыщенного возбужде­ния каскадных переходов. Максимальная энергия импульса генерации в лазере данной конструкции получена на растворе родамина 6G в этаноле и составила 12 Дж. На протонном ускорителе KALIF создана и успешно испытана диагностическая система с инжекцией литиевого пучка в диодный промежуток. Разработанная аппаратура мо­жет быть использована в самых разнообразных системах типа «накачка-зондирование».

Ключевые слова:
лазеры на красителях, эффект Штарка, атом лития, резонансная флуоресценция
Источник финансирования:
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке Исследовательского центра Карлсруэ (Forschungszentrum Karlsruhe, Germany), программы фундаментальных исследований «Университеты России», Министерства образования и науки РФ (проект РНП 2.1.1.3846) и РФФИ (проект № 07-02-13547). Авторы благодарят Г. Кесслера (G. Kessler) за постоянную активную поддержку данной работы, И. Б. Хрипловича и А. М. Шалагина за полезные обсуждения, а также Ю. В. Иванцева, С. С. Коптелова, С. В. Лебедева и О. А. Белобородову за помощь при проведении экспериментов и обработке экспериментальных данных. Б. А. Князев благодарен также Германской службе академических обменов (DAAD), предоставившей краткосрочный грант для выполнения экспериментов в Германии
УДК 621.373.826.038.823

Широкополосные мощные импульсные лазеры на красителях для каскадного возбуждения верхних состояний атома лития в сильном электрическом поле