Высокочастотный планарный СО2-лазер с полностью металлической электродно-волноводной структурой и неустойчивым резонатором

Исследованы характеристики излучения планарного СО₂-лазера, возбуждаемого ВЧ разрядом на частоте 40 МГц с диффузионным охлаждением. Достигнута непрерывная мощность генерации ~50 Вт при КПД ~10% в одномодовом режиме при расходимости излучения 4–7 мрад, близкой к дифракционной. Для двух типов гибридных волноводно-неустойчивых резонаторов лазера проведено изучение пространственной структуры, выходной мощности, стабильности и качества излучения лазера в зависимости от продольной и угловой настроек зеркал резонатора. Установлено, что для резонатора, соответствующего отрицательной ветви диаграммы устойчивости, разъюстировка зеркал, приводящая к уменьшению на 50% выходной мощности лазера, равна 0.02 рад, а для резонатора, соответствующего положительной ветви, она приблизительно в 100 раз меньше. Определено, что резонатор, отвечающий отрицательной ветви, на порядок более чувствителен к нарушению конфокальности расположения зеркал при увеличении его длины. Экспериментально изучена зависимость плотности вкладываемой ВЧ мощности от давления рабочего газа в диапазоне 50–110 Тор. В режиме нормальной плотности тока разряда получены плотности мощности 1–4 Вт/см². Эти значения важны для оптимизации и масштабирования генерационных характеристик мощных планарных СО₂-лазеров.