Формирование оптического пульсирующего разряда в сверхзвуковом потоке воздуха излучением импульсно-периодического CO_2-лазера

摘要

Представлены результаты оптимизации режима генерации импульсно-периодического CO_2-лазера для нахождения физических условий формирования устойчивого горения оптического пульсирующего разряда (ОПР) в сверхзвуковом потоке воздуха и изучения влияния параметров импульса на эффективность поглощения энергии лазерного излучения в плазме. Оптический разряд в сверхзвуковом потоке воздуха формировался с помощью излучения импульсно-периодического CO_2-лазера с механической модуляцией добротности, возбуждаемого объемным разрядом с конвективным охлаждением рабочего газа. Впервые исследовано влияние параметров импульса излучения на условия зажигания и устойчивого горения ОПР в сверхзвуковом потоке воздуха и изучена эффективность поглощения энергии лазерного излучения в плазме. Исследовано влияние скорости потока воздуха на стабильность образования плазмы. Показано, что стабильное горение ОПР в сверхзвуковом потоке реализуется при высокой частоте следования импульсов, когда интервал между импульсами излучения меньше времени сдува плазмы. Исследование мгновенного значения коэффициента поглощения показало, что после пробоя за время 100-150 нс формируется квазистационарная "фаза поглощения" длительностью ～7.5 мкс, существование которой не зависит от потока воздуха и частоты следования импульсов излучения. Данная фаза сильного поглощения, по-видимому, связана с развитием волны ионизации.