Физическая энциклопедия - эксимерные лазеры

газовые лазеры, работающие на переходах между электронными уровнями эксимерных молекул (молекул, существующих только в электронно-возбуждённом состоянии). Нижний уровень лазерного перехода является т. н. «отталкивательным» (невозбуждённые атомы отталкиваютсл друг от друга и не образуют молекулу). Зависимость энергии ? эксимерной молекулы от расстояния R между составляющими её атомами X и Y: верх.

кривая для верх. лазерного уровня, нижняя для ниж. уровня. Энергия верх. уровня лазерного перехода (один из атомов X* возбуждён) имеет минимум, соответствующий образованию эксимерной молекулы (рис.). При наличии в газе нек-рого кол-ва эксимерных молекул, создаваемых накачкой, инверсия населённостей возникает благодаря эфф. опустошению ниж. уровня за счёт разлёта ядер. Быстрое опустошение ниж. уровня обусловливает аномально большую ширину линий усиления Э. л. (=10-2-10-1 эВ). В Э. л. используются двухатомные эксимерные молекулы короткоживущие соединения атомов инертных газов друг с другом, с галогенами или с кислородом (см. табл.). Излучение этих молекул соответствует видимой или УФ областям спектра.

Это объясняет интерес к Э. л. как к источникам УФ когерентного излучения. Аномально большая ширина линии усиления открывает возможность перестройки частоты генерации. ПАРАМЕТРЫ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭКСИМЕРНЫХ ЛАЗЕРОВ Активная среда Э. л. состоит из инертного газа при атмосферном или несколько большем давлении с возможными малыми добавками галогенсодержащих молекул (давление р?10-2 атм).

Эксимерные молекулы образуются в результате протекания след. процессов: R*+Х2В®RХ*Х, (1) R*+2RВ®R*2+R, (2) где R атом инертного газа, Х2 молекула галогена (звёздочка означает электронно-возбуждённое состояние). В силу малых времён жизни активных молекул (=10-8 с), малости Я и большой ширины линии усиления для осуществления генерации требуется создать достаточно высокую концентрацию эксимерных молекул.

Это достигается за счёт использования мощных импульсных источников возбуждения мощных электронных пучков или импульсного поперечного разряда, к-рый обычно для обеспечения объёмной однородности предварительно инициируют маломощным электронным пучком или фотоионизирующим УФ излучением. Наиболее эффективны и хорошо изучены Э.

л. на ArF, KrF, XeF. Выходная энергия этих лазеров при возбуждении электронным пучком или электрич. разрядом, инициируемым электронным пучком, достигает неск. сот Дж при кпд 10% и длительности импульса =10-8 с. При возбуждении импульсным электрич. разрядом кпд =1%, однако возможность реализации импульсного режима с высокой частотой повторений (=104 Гц) делает такой способ возбуждения удобным. Ср. мощность генерации импульсных Э. л. с газоразрядным возбуждением достигает неск. десятков Вт. Угл. расходимость излучения при использовании резонатора спец. конструкции достигает дифракц. предела. Высокая мощность и эффективность Э. л., малость длины волны и возможность её перестройки с помощью параметрич. генераторов света и др. устройств (см. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА) делают их перспективными. Э. л. используются для оптич. накачки лазеров на красителях. Они перспективны для селективной лазерной фотохимии и лазерного разделения изотопов, а также лазерного термояд. синтеза. .