Физика плазмы, 2020, T. 46, № 11, стр. 1033-1042

Прототип электроразрядного газопроточного кислород-йодного лазера: 2. Моделирование параметров активной среды, сформированной в газопроточном щелевом ВЧ-разряде в смесях О2 : Нe : CF3I

Н. П. Вагин a, А. А. Ионин a, А. Ю. Козлов a, И. В. Кочетов ab, А. П. Напартович ab, О. А. Рулев a, Д. В. Синицын a***, Н. Н. Юрышев a

a Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН
Москва, Россия

b Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований
Москва, Россия

* E-mail: dvsmailru@mail.ru
** E-mail: sinicyndv@lebedev.ru

Поступила в редакцию 21.04.2020
После доработки 18.05.2020
Принята к публикации 20.05.2020

Аннотация

Проведен расчетный анализ возможности достижения генерации в газопроточном электроразрядном кислород-йодном лазере при его возбуждении поперечным щелевым ВЧ-разрядом для различных условий прохождения компонентов газовой смеси CF3I : O2 : He по газовому тракту: в дозвуковом потоке без охлаждения стенок канала и с охлаждением различных участков стенок канала до 100 К. Для этого в модель были добавлены реакции с участием йодида CF3I и уравнение баланса фотонов. При этом предполагалось, что активная среда формировалась двумя способами: 1) все компоненты газовой смеси одновременно проходили через зону ВЧ-возбуждения; 2) кислород и гелий проходили через зону ВЧ-разряда, а йодид-содержащий компонент (смесь CF3I : He) вводился через инжектор, расположенный ниже по потоку газа от зоны разряда. Расчеты показали принципиальную возможность достижения режима лазерной генерации в реализуемых на экспериментальном стенде условиях.

Ключевые слова: электроразрядный кислород-йодный лазер, газопроточный щелевой ВЧ-разряд, модель активной среды

DOI: 10.31857/S0367292120110086

Список литературы

  1. Carroll D.L., Verdeyen J.T., King D.M., Zimmer-man J.W., Laystrom J.K., Woodard B.S., Richardson N., Kittell K., Kushner M.J., Solomon W.C. // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 85. P. 1320. https://doi.org/10.1063/1.1784519

  2. Carroll D.L., Verdeyen J.T., King D.M., Zimmer-man J.W., Laystrom J.K., Woodard B.S., Benavides G.F., Kittel K., Stafford D.S., Kushner M.J., Solomon W.C. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 86. P. 111104. https://doi.org/10.1063/1.1883317

  3. Benavides G.F., Zimmerman J.W., Woodard B.S., Car-roll D.L., Verdeyen J.T., Field T.H., Palla A.D., Solomon W.C. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 041116. https://doi.org/10.1063/1.2839323

  4. Carroll D.L., Verdeyen J.T., Benavides G.F., Palla A.D., Field T.H., Zimmerman J.W., Woodard B.S., Solo-mon W.C. // Proc. 39th Plasmadynamics and Lasers Conference, Seattle, 2008. AIAA Paper 2008-4008.

  5. Zimmerman J.W., Woodard B.S., Benavides G.F., Car-roll D.L., Verdeyen J.T., Palla A.D., Solomon W.C. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 241115. https://doi.org/10.1063/1.2948860

  6. Zimmerman J.W., Woodard B.S., Verdeyen J.T., Car-roll D.L., Field T.H., Benavides G.F., Solomon W.C. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 195209. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/19/195209

  7. Braginsky O.V., Kovalev A.S., Lopaev D.V., Mankele-vich Yu.A., Proshina O.V., Rakhimova T.V., Rakhi-mov A.T., Vasilieva A.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. V. 39. P. 5183. https://doi.org/10.1088/0022-3727/39/24/014

  8. Braginsky O.V., Kovalev A.S., Lopaev D.V., Proshina O.V., Rakhimova T.V., Rakhimov A.T., Vasilieva A.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. 6571. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/21/017

  9. Braginsky O.V., Kovalev A.S., Lopaev D.V., Proshina O.V., Rakhimova T.V., Rakhimov A.T., Vasilieva A.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2008. V. 41. P. 172008. https://doi.org/10.1088/0022-3727/41/17/172008

  10. Benavides G.F., Zimmerman J.W., Woodard B.S., Car-roll D.L., Verdeyen J.T., Field T.H., Palla A.D., Solo-mon W.C. // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 92. P. 041116. https://doi.org/10.1063/1.2839323

  11. Carroll D.L., Benavides G.F., Zimmerman J.W., Woodard B.S., Palla A.D., Day M.T., Verdeyen J.T., Solo-mon W.C. // Proc. High Energy/Average Power Lasers and Intense Beam Applications V, San Francisco, 2011 / Ed. by S.J. Davis, M.C. Heaven, J.T. Schriempf // Proc. SPIE. 2011. V. 7915. P. 791502. https://doi.org/10.1117/12.879336.

  12. Carroll D.L., Benavides G.F., Zimmerman J.W., Woodard B.S., Palla A.D., Verdeyen J.T., Solomon W.C. // Proc. High Energy/Average Power Lasers and Intense Beam Applications VI, San Francisco, 2012 / Ed. by S.J. Davis, M.C. Heaven, J.T. Schriempf // Proc. SPIE. 2012. V. 8238. P. 823803. https://doi.org/10.1117/12.912893.

  13. Ионин А.А., Климачев Ю.М., Кочетов И.В., Напартович А.П., Рулев О.А., Селезнев Л.В., Синицын Д.В. Препринт ФИАН им. П.Н. Лебедева № 14. М.: ФИАН, 2009.

  14. Вагин Н.П., Ионин А.А., Кочетов И.В., Напарто-вич А.П., Синицын Д.В., Юрышев Н.Н. // Физика плазмы. 2017. Т. 43(3). С. 267. https://doi.org/10.7868/S0367292117030155

  15. Ionin A.A., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Yury-shev N.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2007. V. 40. P. R25. https://doi.org/10.1088/0022-3727/40/2/R01

  16. Ionin A.A., Klimachev Yu.M., Kozlov A.Yu., Kotkov A.A., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Rulev O.A., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V., Vagin N.P., Yuryshev N.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. P. 015201. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/1/015201

  17. Kochetov I.V., Napartovich A.P., Vagin N.P., Yury-shev N.N. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. V. 42. P. 055201. https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/5/055201

  18. Vagin N.P., Kochetov I.V., Napartovich A.P., Yury-shev N.N. // Quuantum Electron. 2013. V. 43. P. 610–615. https://doi.org/10.1070/QE2013v043n07ABEH015078

  19. Carroll D.L., Verdeyen J.T., King D.M., Woodard B.S., Skorski L.W., Zimmerman J.W., Solomon W.C. // IEEE J. Quantum Electronics. 2003. V. 39. № 9. P. 1150. https://doi.org/10.1109/JQE.2003.816091

  20. Chukalovsky A.A., Rakhimova T.V., Klopovsky K.S., Mankelevich Y.A., Proshina O.V. // Plasma Physics Reports. 2011. V. 37. P. 251–262. https://doi.org/10.1134/S1063780X11020024

  21. Mikheyev P.A., Ufimtsev N.I., Demyanov A.V., Koche-tov I.V., Azyazov V.N., Napartovich A.P. // Plasma Sources Sci. Technol. 2010. V. 19. P. 025017. https://doi.org/10.1088/0963-0252/19/2/025017

  22. Бредерлов Г., Филл Э., Вите К. Мощный йодный лазер. М.: Энергоатомиздат, 1985.

  23. Baulch D.L., Duxbury J.M., Grant S.J., Montague D.C. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1981. V. 10. P. 1.

  24. Gu Z.N., Young A.T., Houston P.L. // International Journal of Chemical Kinetics, 1984. V. 16. P. 669–677. https://doi.org/10.1002/kin.550160605

  25. Торбин А.П., Михеев П.А., Азязов В.Н. // Физика и электроника, 2013. Т. 15. С. 133–135.

Дополнительные материалы отсутствуют.