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

Abstract

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 (λ = 671 нм) полностью обеспечивает возбуждение нижнего перехода. Показано, что лазер на растворе родамина B в изопропаноле (λ = 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».