Том 37, номер 04, статья № 10

Аннотация:

Представлены результаты численного моделирования одного из наименее исследованных эксимерных лазеров – лазера на молекуле KrCl. Моделирование проводилось в 1D-приближении, где потоки лазерного излучения рассчитывались вдоль оптической оси между плоскопараллельными зеркалами, а система кинетических уравнений и уравнение Больцмана решались в каждом поперечном слое активной среды. Получено хорошее согласие теоретических данных с результатами работы KrCl-лазера серии EL. Численно показано влияние ширины разряда возбуждения на энергетические характеристики лазера. Предложенная модель и полученные оценки могут быть использованы как инструменты оптимизации начальных параметров при разработке более мощных лазерных установок.

Ключевые слова:

электроразрядный KrCl-лазер, численное моделирование, функция распределения электронов по энергии, кинетическое уравнение Больцмана, оптимизация

Список литературы:

1. McKee T.J., James D.J., Nip W.S., Weeks R.W., Willis C. Lifetime extension of XeCl and KrCl lasers with additives // Appl. Phys. Lett. 1980. V. 36. P. 943–945.
2. Ражев А.М., Жупиков А.А. Исследование влияния удельной мощности накачки на энергию излучения и КПД эксимерного газоразрядного KrCl-лазера (223 нм) // Квант. электрон. 2008. T. 38, № 11. С. 1005–1008.
3. Ражев A.M., Жупиков A.A., Каргапольцев E.С. Эксимерный KrCl-лазер (l = 223 нм) на смеси He–Kr–HCl // Квант. электрон. 2004. T. 34. С. 95–98.
4. Панченко А.Н., Тарасенко В.Ф. Эффективный электроразрядный KrCl-лазер «Фотон» // Квант. электрон. 1999. Т. 28. С. 136–138.
5. Armandillo E., Luches A., Nassisi V., Perrone M.R. Improved lasing performance of KrCl excimer laser // Appl. Phys. Lett. 1983. V. 42. P. 860–861.
6. Panchenko A.N., Tarasenko V.F. Maximum performance of discharge-pumped exciplex laser at l = 222 nm // IEEE J. Quantum Electron. 1995. V. 31, N 7. P. 1231–1236.
7. Rockwood S. Elastic and inelastic cross sections for electron-Hg scattering from Hg transport data // Phys. Rev. A. 1973. V. 8. P. 2348–2358.
8. Register D., Trajmar S., Steffensen G. Electron-impact-excitation cross sections for electronic levels in neon for incident energies between 25 and 100 eV// Phys. Rev. A. 1984. V. 29. P. 1793–1811.
9. Krishnakumar E., Srivastava S. Ionization cross sections of rare-gas atoms by electron impact // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1988. V. 21. P. 1055–1062.
10. Boffard J., Keeler M., Piech G., Anderson L., Lin C. Measurement of electron-impact excitation cross sections out of the neon ³P₂ metastable level // Phys. Rev. A. 2001. V. 64. P. 032708.
11. Ton-That D., Flannery M. Cross sections for ionization of metastable rare-gas atoms (Ne*, Ar*, Kr*, Xe*) and of metastable N₂*, CO* molecules by electron impact // Phys. Rev. A. 1977. V. 15. P. 517–526.
12. Chilton J., Stewart Jr.M., Lin C. Electron-impact excitation cross sections of neon // Phys. Rev. A. 2000. V. 61. P. 052708.
13. Rejoub R., Lindsay B., Stebbings R. Determination of the absolute partial and total cross sections for electron-impact ionization of the rare gases // Phys. Rev. A. 2002. V. 65. P. 042713.
14. Hyman H. Electron-impact excitation of metastable argon and krypton // Phys. Rev. A. 1978. V. 18. P. 441–447.
15. Hyman H. Electron-impact ionization cross sections for excited states of the rare gases (Ne, Ar, Kr, Xe), cadmium, and mercury // Phys. Rev. A. 1979. V. 20. P. 855–859.
16. Knoth G., Radle M., Gote M., Ehrardt H., Jung K. Near-threshold electron impact rovibrational excitation of HCl and HF // J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 1989. V. 22. P. 299–305.
17. Frost L., Phelps A. Momentum-transfer cross sections for slow electrons in He, Ar, Kr, and Xe from transport coefficients // Phys. Rev. A. 1964. V. 136. P. 1538.
18. Lowke J., Phelps A., Irwin B.J. Predicted electron transport coefficient of CO₂–N₂–He laser mixtures // Appl. Phys. 1973. V. 44. P. 4664 –4671.
19. Rapp D., Englander-Golden P.J. Total cross section from ionization and attachment in gases by electron impact. I. Positive ionization // Chem. Phys. 1965. V. 43. P. 1464–1479.
20. Fletcher C. Computational Galerkin Methods. New-York: Springer, 1984.
21. Bychkov Yu., Yampolskaya S., Yastremsky A. Two-dimensional simulation of the development of an inhomogeneous volume discharge in a Ne/Xe/HCL gas mixture // Plasm. Phys. Rep. 2013. V. 39. P. 374–386.
22. Boichenko A.M., Yakovlenko S.I. Simulation of KrCl (222 nm) and XeCl (308 nm) excimer lamps with Kr/HCl(Cl₂) and Xe/HCl(C₂) binary and Ne/Kr/Cl₂ ternary mixtures excited by glow discharge // Laser Physics. 2004. V. 14, N 1. P. 1–14.
23. Chua L., Lin P.-M. Computer Aided Analysis of Electronic Circuits, Algorithms and Computational Techniques. Englewood Cliffs. NJ: Prentice-Hall, 1975.
24. Gear C. Numerical solution of ordinary differential equations: Is the anything left to do // SIAM Rev. 1981. V. 23. P. 10–24.