Vol. 35, issue 04, article # 7

Abstract:

An electric-discharge XeCl mini laser and the results of its experimental modeling are described. The laser uses a two-stage system of magnetic compression of current pulses, semiconductor high-voltage bipolar transistors as a switch, and preionization of the working medium by barrier discharge radiation from under the grid electrode. The dependence of the output parameters of the mini laser on the conditions of its excitation and the composition of the active medium is established. The maximal pulse energy of ~ 12 mJ was obtained for a mixture of the composition 1.5 torr HCl + 15 torr Xe + 4 atm Ne at a voltage across the peaking capacitor of 20 kV. The duration of the lasing pulses at half maximum was ~ 20 ns. The efficiency of the XeCl mini laser relative to the energy stored in the sharpening capacitor is ~ 4%.

Keywords:

XeCl mini laser, excimer laser, excimer molecule, pulsed discharge, discharge electrodes, peaking capacitance

References:

1. Borejsho A.S., Borejsho V.A., Evdokimov I.M., Ivakin S.V. Lazery: primeneniya i prilozheniya. SPb.: Lan', 2021. 520 p.
2. Mesyats G.A., Osipov V.V., Tarasenko V.F. Impul'snye gazovye lazery. M.: Nauka, 1991. 272 p.
3. Baranov V.Yu., Borisov V.M., Stepanov Yu.Yu. Elektrorazryadnye eksimernye lazery na galogenidah inertnyh gazov. M.: Energoatomizdat, 1988. 216 p.
4. Panchenko A.N., Tarasenko V.F. Kompaktnyj elektrorazryadnyj HeSl-lazer s energiej izlucheniya ~ 1 Dzh i dlitel'nost'yu impul'sa 100–300 ns // Kvant. elektron. 1993. V. 20, N 7. P. 663–664.
5. Borisov B.H., Dmitriev A.A., Prokof'ev A.B., Hristoforov O.B. Ob usloviyah vozbuzhdeniya shirokoaperturnogo HeSl-lazera so srednej moshchnost'yu izlucheniya 1 kW // КвантKvant. elektron. 1995. V. 22, N 5. P. 433–435.
6. Anufrik S., Volodenkov A., Znosko K. Systems of XeCl lasers excitation on basis of different types of LC-circuits // Proc. Intern. Conf. on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL). Alushta, Crimea, Ukraine, 2003. V. 1. Р. 135–137.
7. Malov A.N., Razhev A.M. Eksimernyj lazer s dvumya odnovremenno vozbuzhdaemymi aktivnymi ob"emami // Kvant. elektron. 1985. V. 12, N 11. P. 2269–2274.
8. Konovalov I.N., Losev V.F., Panchenko Yu.N., Ivanov N.G., Suhov M.Yu. Elektrorazryadnyj XeCl-lazer s energiej generatsii 10 Dzh i dlitel'nost'yu impul'sa izlucheniya 300 ns // Kvant. elektron. 2005. V. 35, N 3. P. 237–240.
9. Verhovskij V.S., Lomaev M.I., Mel'chenko S.V., Panchenko A.N., Tarasenko V.F. Upravlenie energeticheskimi, vremennymi i prostranstvennymi harakteristikami izlucheniya XeCl-lazera // Kvant. elektron. 1991. V. 18, N 11. P. 1279–1285.
10. Ivanov N.G., Losev V.F., Panchenko Yu.N. Formirovanie lazernyh puchkov s minimal'noj raskhodimost'yu v UF-oblasti spektra // Izv. vuzov. Fiz. 2000. V. 43, N 5. P. 64–68.
11. Panchenko Yu.N., Ivanov N.G., Losev V.F. Osobennosti formirovaniya aktivnoj sredy v korotkoimpul'snom elektrorazryadnom XeCl-lazere // Kvant. elektron. 2005. V. 35, N 9. P. 618–620.
12. Losev V.F., Panchenko Yu.N. Vliyanie neodnorodnostej aktivnoj sredy na raskhodimost' izlucheniya dlinnoimpul'snogo elektrorazryadnogo XeCl-lazera // Kvant. elektron. 2001. V. 31, N 4. P. 293–297.
13. Borisov V.M., Bragin I.E., Vinohodov  A.Yu., Vodchits  V.A. Ob intensivnosti nakachki elektrorazryadnyh eksimernyh lazerov // Kvant. elektron. 1995. V. 22, N 6. P. 533–536.
14. Anufrik S.S., Volodenkov A.P., Znosko K.F. Energeticheskie harakteristiki XeCl-lazera s vozbuzhdeniem LC-invertorom // Zhurn. prikl. spektroskop. 1999. V. 66, N 5. P. 702–707.
15. Anufrik S.S., Znosko K.F., Kurganskij A.D. Vliyanie parametrov LC-kontura na energiyu generatsii XeCl-lazera // Kvant. elektron. 1989. V. 16, N 11. P. 2228–2231.
16. Anufrik S., Volodenkov A., Znosko K. Simulation of systems of XeCl laser excitation of different types // Proc. 1st Internat. Conf. on Advanced Optoelectronics and Lasers (СAOL). Alushta, Crimea, Ukraine, 2003. V. 1. P. 146–148.
17. Bychkov Yu.I, Vinnik M.L., Makarov M.K. Shirokoaperturnyj elektrorazryadnyj HeSl-lazer s energiej generatsii 15 Dzh, rabotayushchij v beskommutatornom rezhime // Kvant. elektron. 1992. V. 19, N 6. P. 542–543.
18. Bychkov Yu.I., Panchenko A.N., Tarasenko V.F., Tel'minov A.E., Yampol'skaya S.A., Yastremskij A.G. Teoreticheskoe i eksperimental'noe issledovanie XeCl-lazera s ispol'zovaniem poluprovodnikovogo preryvatelya toka v skheme pitaniya // Kvant. elektron. 2007. V. 37, N 4. P. 319–324.
19. Borisov B.M., Dem'yanov A.V., Kiryuhin Yu.B. Teoreticheskoe i eksperimental'noe issledovanie vozniknoveniya krupnomasshtabnoj neustojchivosti v razryade XeCl-lazera s UF-predyonizatsiej // Kvant. elektron. 1997. V. 24, N 1. P. 25–30.
20. Anufrik S.S., Volodenkov A.P., Znosko K.F. Influence of the preionization system on the lasing energy of a XeCl laser // J. Opt. Technol. 2000. V. 67, N 11. Р. 961–967.
21. Konovalov I.N., Koval' N.N., Suslov A.I. Vliyanie stepeni predyonizatsii gaza na odnorodnost' goreniya ob"emnogo razryada i generatsiyu izlucheniya v shirokoaperturnom XeCl-lazere // Kvant. elektron. 2002. V. 32, N 8. P. 663–668.
22. Anufrik S.S., Volodenkov A.P., Losev V.F., Znosko K.F. Modeling of the active medium based on XeCl molecules with allowance for the halogen-carrier regeneration process // Russ. Phys. J. 2012. V. 54, N 11. P. 1264–1271.
23. Anufrik S., Volodenkov A., Znosko K. Modeling of emission characteristics of XeCl excilamps in pulse-periodic mode of work // High Temp. Mater. Process. 2014. V. 18, N 3. P. 181–196.
24. Sorkina R. Theoretical simulation of spatial-time characteristics of a discharge XeCl excimer laser active medium // J. Phys. D: Appl. Phys. 1990. V. 23. P. 806–812.
25. Dem'yanov A.V., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Kapitelli M., Longo S. Vliyanie kolebatel'noj kinetiki HCl na razvitie mikroneustojchivostej i harakteristiki elektrorazryadnogo XeCl-lazera v usloviyah neodnorodnoj predyonizatsii // Kvant. elektron. 1995. V. 22, N 7. P. 673–682.
26. Anufrik S., Volodenkov A., Znosko K. Simulation of active medium of XeCl lasers // Proc. SPIE. 2007. V. 6731. P. 673106.