На основе анализа зависимостей амплитуд индивидуальных полос поглощения в кварцевых стеклах от флюенса электронного пучка (ЭП) выявлены механизмы наработки основных дефектов в стеклах типа КС-4В, КУ-1 и Корнинг 7980 при их длительном облучении импульсами ЭП.

Several facilities are used to test trasmissive optics of the IFE target chamber and KrF laser driver in regard of transient and residual radiation-induced absorption in the range of 150–1200 nm. Comparative study of radiation darkening of various fused silica glasses, high-purity CaF2, MgF2, and Al2O3 crystals under irradiation by 300-keV electrons, soft hν=6–20 keV) and hard (hν=400 keV) X-rays is done and better radiation-proof optical materials are selected; the opposite effect of optics bleaching under UV laser light is observed.

Рассмотрены факторы, определяющие коэффициент полезного использования (КПИ) материала мишени при импульсном лазерном напылении пленок. Проведен расчет испаренного объема мишени при абляции сфокусированным лазерным пучком прямоугольной формы. Предложено и разработано новое устройство для получения тонких пленок методом импульсного лазерного напыления, отличительной особенностью которого является использование расположенной вне напылительной камеры простой оптической системы, состоящей из двух линз и диафрагмы и фокусирующей лазерный пучок на мишень в пятно в виде сектора. С использованием данного устройства проводилось напыление тонких пленок CuO и YBaCuO. После нескольких циклов напыления выявлено, что материал мишени расходуется равномерно со всей поверхности. Максимальный разброс толщины мишени не превышал ±2% как до напыления, так и после него. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить высокий КПИ материала мишени.

Исследован процесс нелинейного вращения эллипса поляризации лазерного излучения, протекающий одновременно с уширением спектра импульса при нелинейной фазовой самомодуляции в газонаполненном капилляре. Показано, что наибольшее вращение эллипса поляризации испытывают спектральные компоненты, смещенные в коротковолновую сторону относительно центральной длины волны исходного лазерного импульса. С использованием эффекта вращения эллипса поляризации осуществлено восьмикратное повышение энергетического контраста светового импульса длительностью 28 фс, полученного посредством компрессии импульса излучения иттербиевого лазера длительностью 290 фс. QUANTUM ELECTRON, 2012, 42 (3), 231–234.

Рассказано о некоторых идеях Н.Г.Басова, выдвинутых им в период с 1960 по 1965 гг. и осуществлённых его сотрудниками под его руководством и при его участии. Это 'космический мазер' – молекулярный генератор (МГ) на борту ИСЗ; предсказание динамического хаоса (странный аттрактор); лазерный усилитель и возможность создания его с предельной 'однофотонной' чувствительностью; усилитель изображений; получение и усиление изображения цели при лазерной локации; регенеративные усилители с кольцевыми резонаторами; когерентное суммирование; полупроводниковые лазеры с лазерной накачкой как пример первых когерентных сумматоров.

Изложена история научно-исследовательских работ, выполненных под руководством Н.Г.Басова и направленных на создание высокоэнергетичных лазеров – когерентных сумматоров (КС) на основе ВКР в жидком азоте и жидком кислороде. Работы проводились совместно сотрудниками Лаборатории КРФ ФИАНа и ВНИИЭФ. В результате проведения этих работ были решены многие задачи. Установлено, что жидкие азот и кислород являются оптимальными активными средами для мощных ВКР-лазеров с большой энергией в импульсе. Разработан метод очистки этих крио- генных жидкостей от микро- и нанопримесей, что позволило устранить нелинейные потери излучения накачки и преобразованного излучения в активной среде и обеспечить эффективную работу ВКР-лазеров – когерентных сумматоров (ВКРЛ-КС) с большой выходной энергией. Созданы криогенные кюветы, обеспечивающие высокую оптическую однородность жидких азота и кислорода, что обеспечило малую (на уровне 0.1 мрад) расходимость преобразованного излучения с большой плотностью энергии. Разработаны растровые фокусирующие системы, создающие оптимальную концентрацию излучения накачки в активной среде. В результате этих исследований были созданы мощные высокоэнергетичные и с малой расходимостью пучка ВКРЛ-КС на жидком азоте (λS = 1.89 мкм) и жидком кислороде (λS = 1.65 мкм) с накачкой от иодных взрывных фотодиссоционных лазеров (ВФДЛ) (λз = 1.315 мкм). Характеристики созданных ВКРЛ-КС были рекордными для того времени (конец 1960-х и начало 1970-х годов): энергия – до 2.5 кДж в импульсе длительностью 10мкс, расходимость пучка ~10-4 рад, плотность энергии в пучке – сотни Дж/см2.

Предложен новый метод получения большеразмерных, одинаковых по толщине тонких пленок на вращающейся подложке. Его отличительными особенностями являются расположение диафрагмы, пропускающей часть испаренного материала, между мишенью и подложкой, а также движение вращающейся подложки относительно мишени с определенной скоростью. Метод позволяет получать одинаковые по толщине тонкие пленки на подложках, размеры которых ограниченны только размерами напылительной камеры. Экспериментальная проверка метода проводилась путем напыления тонких пленок CuO на кремниевые подложки, расположенные по радиусу диска диаметром 300 мм. Отклонение толщины пленки от среднего значения не превышало ±3% по всему радиусу диска, что подтверждает несомненную перспективность применения предложенного метода в микроэлектронике, оптической промышленности и в других современных технологиях.

Для изучения образования дефектов в кварцевых стеклах типа КС–4В, КУ–1 и Корнинг 7980 под действием электронного пучка (ЭП) использован метод разложения спектров наведенного поглощения на индивидуальные полосы (ИП) с максимумами на 163.5, 183.5, 213, 225, 244 и 260 нм. У всех стекол интенсивности большинства ИП с ростом флюенса ЭП насыщались при дозах около 90 МГр. Величина стационарного поглощения на 260, 213 и 183 нм у КС–4В была в 2–4 раза меньше, чем у КУ–1. Интенсивности полос на 163 нм у этих стекол практически совпадали и монотонно возрастали с ростом флюенса ЭП. Это говорит об ударном механизме наработки кислороддефицитных центров, ответственных за эту полосу.

Изучено воздействие излучения лазеров на KrF (λ=248 нм) и YAG:Nd3+ (λ=355 нм) на морфологию поверхности и химический состав кристаллов SrTiО3, Sr2RuO4, PbMoO4, LiNbO3, Y3Al5O12 и Al2O3. Определена взаимосвязь между плотностью энергии излучения на поверхности образца и возникающей на ней шероховатостью. Предложена методика точного определения геометрических характеристик поверхности. Исследовано влияние шероховатости поверхности на данные рентгеновского микроанализа, полученные с помощью аналитической системы энергодисперсионного рентгеновского микроанализа (EDX). Разработана методика корректировки данных EDX для образцов с шероховатой поверхностью. Показано, что незначительное изменение состава образцов PbMoO4, LiNbO3, Y3Al5O12, Al2O3 после лазерной обработки может быть результатом ошибки измерений, обусловленной изменением шероховатости поверхности. В приповерхностном слое кристаллов SrTiО3 и Sr2RuO4 после их обработки излучением YAG:Nd-лазера наблюдается изменение химического состава.

Проведено экспериментальное исследование оптических схем генерации второй стоксовой компоненты при ВКР широкополосных чирпированных лазерных импульсов в сжатых газах. Измерены энергетическая эффективность преобразования и пространственные характеристики светового пучка второй стоксовой компоненты при однократной и двукратной фокусировках излучения накачки в кювету с газом, а также в схемах с использованием кварцевого капилляра и двух газовых кювет. Показано, что максимальная энергетическая эффективность преобразования во вторую стоксову компоненту достигается при каскадной генерации в оптической схеме с двумя кюветами со сжатыми газами. В такой схеме при ВКР в водороде излучение лазера на сапфире с титаном с длиной волны 0.79 мкм преобразовано во вторую стоксову компоненту с длиной волны 2.3 мкм с эффективностью 8.5%.

Импульс излучения иттербиевой лазерной системы (центральная длина волны 1028 нм) длительностью 290 фс с энергией 145 мкДж был сжат до импульса длительностью 27 фс с энергией 75 мкДж. Сжатие осуществлялось на основе эффекта уширения спектра импульса в стеклянном капилляре, заполненном ксеноном, при частоте повторения импульсов 3 кГц.

Использование метода разложения на индивидуальные полосы спектров наведенного поглощения кристаллов MgF2 позволило построить зависимости интенсивности этих полос, а значит и концентрации собственных дефектов, от флюенса электронного пучка. Анализируются особенности этих зависимостей и возможные следствия из них.

In KS-4V, KU-1, and Corning 7980 glasses, the behavior of six individual absorption bands induced by the electron beam as its fluence F increases to 20 kJ/cm2 are studied. The UV band amplitudes reached a quasi-steady level at F ≈ 4 −5 kJ/cm2 in all glasses. (A. P. Sergeev and P. B. Sergeev Behavior of absorption bands in pure quartz glasses under electron irradiation. Bulletin of the Lebedev Physics Institute Volume 38, Number 12, 360-365, DOI: 10.3103/S1068335611120037)

С использованием уширения спектра излучения в капилляре, заполненном ксеноном, и генерации второй гармоники в кристалле KDP 300-фемтосекундный импульс излучения иттербиевого лазера с длиной волны 1030 нм и энергией 150 мкДж преобразован в импульс длительностью 15 фс с длиной волны 515 нм. Энергетическая эффективность преобразования составила 30%.

Для временных компрессоров фемтосекундных лазерных импульсов, основанных на эффекте уширения спектра в газонаполненном капилляре, выведено соотношение между степенью компрессии и энергетической эффективностью компрессора. Показано, что максимальная степень компрессии достигается при энергетической эффективности 15 % — 30 %. Осуществлена 15-кратная компрессия лазерного импульса длительностью 290 фс с энергетической эффективностью 24 %.

Осуществлена генерация импульсов длительностью 72 фс на частоте первой стоксовой компоненты при ВКР в кристалле нитрата бария импульса излучения лазера на Al2O3:Ti3+ длительностью 50 фс. Энергетическая эффективность преобразования составила 20%. Использовалась оптическая схема накачки кристалла нитрата бария двумя последовательными ортогонально поляризованными чирпированными импульсами с последующей временной компрессией импульса стоксова излучения.

В кварцевых стеклах КС-4В, КУ-1 и Корнинг 7980 (ArF Grade) изучен отжиг излучением ArF-лазера индивидуальных полос наведенного электронным пучком поглощения (НП) в спектральном диапазоне 150 — 400 нм. Показано, что происходящая фототрансформация спектров НП в основном связана с существенным уменьшением амплитуд полос на λ = 183.5, 213 и 260 нм. Рассмотрена роль междоузельного кислорода, водорода и хлора при образовании и релаксации дефектов стекол.