Многие проблемы лазерной химии, химического анализа, лазерных микротехнологий и экологии в настоящее время могут быть успешно решены с применением ТЕА-лазеров, работающих в УФ- и ближней ИК-областях спектра. Одним из главных требований, предъявляемых к такого рода источникам излучения, является обеспечение достаточно высокого ресурса. Среди множества активных сред, обеспечивающих эффективную генерацию лазерного излучения в УФ и ближней ИК-областях спектра, наиболее приемлемыми с этой точки зрения являются молекулярный азот и смеси инертных газов, не подверженных химическим превращениям в плазме газового разряда. Основным недостатком ТЕА-лазеров на смесях этих газов являются низкие частоты повторения импульсов и уровни средней мощности излучения.

В настоящей работе приводятся результаты систематических исследований, направленных на создание отпаянных вариантов ТЕА-лазеров на смесях N2:He (l =337 нм) и Ar:He, Kr:He, Xe:He (l =1-5 мкм) при рабочих давлениях до 1.5 Атм с повышенными значениями средней мощности излучения.

Исследования проводились с двумя типами ТЕА-лазеров:

1. Малогабаритными отпаянными ТЕА-лазерами с поперечной прокачкой газовых смесей "электрическим ветром" и возбуждаемыми активными объемами Va =18*0.8*0.8 см3, Va =18*1.2*0.4 см3, Va =20*1.2*0.3 см3 и Va =22*0.8*0.3 см3. В качестве оболочек активных элементов применялась керамика на основе окиси алюминия (22ХС). Частоты повторения импульсов составляли 20-120 Гц.

2. ТЕА-лазеры со скоростной прокачкой рабочих смесей ( Vпрок <50 м*с-1 ) через разрядный промежуток и частотами повторения импульсов 0.5-5 кГц. Оболочки активных элементов этого типа лазеров выполнялись из дюралюминия или нержавеющей стали. Накачка осуществлялась в активных объемах Va =28*2*0.5 см3 и Va =45*2.5*0.6 см3.

Исследования включали в себя установление природы "макро-" и "микронеоднородностей" плазмы объемного разряда и их взаимосвязей с устойчивостью объемного разряда на повышенных частотах повторения импульсов, определение предельных значений частоты зажигания объемного разряда, отработку эффективных методов накачки и изучение генерационных характеристик ТЕА-лазеров на смесях N2:He, Ar:He, Kr:He и Xe:He.

Исследования показали, что определяющими факторами в ограничении частоты зажигания объемного разряда с высокой пространственной однородностью и уровня средней мощности излучения являются "макро-" и "микронеоднородности" плазмы объемного разряда, параметры генератора накачки и степень его согласования с плазмой объемного разряда. "Макронеоднородности" плазмы объемного разряда и связанные с ними перераспределение плотности тока накачки, снижение общего коэффициента усиления активной среды и последующий переход объемного разряда в локальный и срыв генерации вызываются неточностями изготовления и установки основных электродов ( d >20 мкм ), термическими деформациями электродов, применением предионизаторов, вызывающих температурные градиенты в газовом потоке или на поверхности основных электродов. Основной причиной образования "микронеоднородносте" является наличие на разрядном промежутке после протекания тока накачки напряжений рассогласования.