Научная тема: «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И РАСЧЁТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ЛАЗЕРНЫХ СИСТЕМАХ НА ПАРАХ МЕДИ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ УДЕЛЬНЫХ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК»
Специальность: 01.04.21
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1. Физическая модель расчёта параметров плазмы и выходных характеристик электроразрядного импульсно-периодического лазера на парах меди с камерами коаксиальной и цилиндрической геометрий, включая:
  • вариант нульмерного приближения уравнений баланса возбуждённых атомов, ионов и баланса энергии электронов;
  • методику учёта реабсорбции спонтанного излучения в неоднородной плазме с применением новых формул для вероятности вылета фотона;
  • результаты численного расчёта вероятностей вылета фотона с использованием модельных зависимостей концентраций возбуждённых атомов и коэффициента поглощения.

2. Аналитическая модель для комплексного расчёта теплофизических параметров рабочего тела и элементов конструкции ЛПМ с изолированной коаксиальной вставкой с учётом лучистого теплообмена между цилиндрами и выноса части энергии из плазмы спонтанным излучением и амбиполярной диффузией на стенки. Расчёты предельных по перегреву газа погонных и удельных вкладываемых мощностей.

3. Результаты численного исследования роли различных кинетических процессов, протекающих в плазме коаксиальных и обычных ЛПМ и их влияния на выходные характеристики лазера (большие и средние энерговклады), в том числе:

  • особенности динамики концентраций возбуждённых атомов и спонтанного излучения в период возбуждения и релаксации плазмы;
  • уточнённый расчёт доли энергии спонтанного излучения и амбиполярной диффузии, уносимой на стенки камер. Влияние этих процессов на баланс энергии электронов;
  • влияние рекомбинационного потока на динамику спонтанного излучения, на динамику концентраций высоколежащих и метастабильных уровней меди и на предимпульсные значения концентрации метастабилей;
  • результаты численных расчётов, показавших возможность достижения высоких абсолютных и удельных характеристик генерации ЛПМ с коаксиальными камерами большого объёма.

4. Расчётное обоснование предложенной концепции создания ЛПМ с быстрой самопрокачкой рабочей смеси по замкнутому контуру путём наложении сильного магнитного поля на ток накачки с целью увеличения удельных выходных характеристик ЛПМ большой мощности. Результаты расчёта достигаемых скоростей потока. Результаты первых экспериментов по вращению рабочей среды пондеромоторной силой в коаксиальном ЛПМ.

5. Способ увеличения пиковой мощности излучения импульсно-периодических усилителей на парах меди с использованием особых многопроходных схем. Качественная физическая модель их работы и экспериментальное обоснование способа, в том числе:

  • эффект увеличения пиковой мощности излучения (без существенного изменения удельной средней мощности);
  • результаты цикла экспериментальных исследований процессов усиления мощности и энергии импульса излучения в двухпроходной и четырёхпроходной схемах усилителя;

6. Разработка эффективного двухпроходного усилителя на парах меди с удвоенной пиковой мощностью для практических применений.

7. Результаты цикла экспериментальных исследований по нелинейному преобразованию частот излучения усилителя на парах меди с повышенной пиковой мощностью:

  • разработка источника УФИ на базе двухпрохного усилителя и нелинейных кристаллов DKDP и ВВО, оптимизация и опробирование различных схем формирования геометрии пучка излучения, направляемого в кристаллы, с применением сферической и цилиндрической оптики;
  • результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты излучения в предложенной и реализованной схеме источника УФИ.

8. Результаты цикла экспериментальных исследований нелинейного преобразования частот многопучкового излучения ЛПМ с неустойчивым резонатором:

  • результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации суммарной частоты на кристалле DKDP в параллельных пучках и с острой фокусировкой излучения в кристалл;
  • результаты экспериментальных исследований эффективности и мощности генерации вторых гармоник и суммарной частоты на кристалле ВВО и DKDP с применением промышленного ЛПМ серии "Кулон".
Список опубликованных работ
1.Батенин В.М., Бохан П.А., Бучанов В.В., Евтушенко Г.С., Казарян М.А., Карпухин В.Т., Климовский И.И., Маликов М.М. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов – 2 . Т.2 / Под ред. В.М. Батенина.  М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. – 610 с.

2.Директор Л.Б., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин В.А., Шелков Е.М., Шпильрайн Э.Э. Теплофизические характеристики коаксиальных камер лазеров на большие мощности // ТВТ. 1983. Т. 21. № 1. С. 162166.

3.Директор Л.Б., Карасёв А.В., Маликов М.М., Сковородько С.Н. Методика измерения температуры стенки в лазере на парах металлов // Приборы и техника эксперимента 1983. № 5. С. 191192.

4.Карасев А. В., Полищук И. Я., Маликов М.М., Фомин В. А. О переносе резонансного излучения // ТВТ. 1985. Т. 23. № 4. С. 807.

5.Директор Л.Б., Качалов В.В., Маликов М.М., Сковородько С.Н., Фомин В.А. К вопросу о применении коаксиальных разрядных камер для ОКГ на парах металлов // ТВТ. 1985. Т. 23. №1. С.193195.

6.Васильев Л.А., Герц В.Е., Директор Л.Б., Качалов В.В., Маликов М.М., Менделеев В.Я., Ратников Г.Е., Рязанский В.М., Сокол Г.Ф., Соколов А.В., Татаринцев Л.В., Фомин В.А., Шпильрайн Э.Э. Лазеры на парах меди с магнитным полем // ТВТ. 1982. Т. 20. № 5. С. 995997.

7.Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко А.Л., Шпильрайн Э.Э. Самопрокачка рабочего тела электроразрядного ОКГ на парах металлов // ТВТ. 1985. Т. 23. № 5. С. 966971.

8.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Реабсорбция излучения в неоднородной низкотемпературной плазме // ЖТФ. 1987. Т. 57. № 1. С.2832.

9.Директор Л.Б., Маликов М.М. Баланс энергии электронов и возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди // ТВТ. 1989. Т. 27. №5. С. 1036. Деп. в ВИНИТИ, № 3571В-89, 26 с. 30.05. (1989).

10.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Расчёт параметров лазера на парах меди с коаксиальной разрядной камерой // ТВТ. 1990. Т. 28. № 3. С. 427432.

11.Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. ГСЧ излучения лазера на парах меди // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т.8. №11. С. 16521657.

12.Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Исследование суммирования частот лазера на парах меди // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. № 9. С. 809813.

13.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Использование лазера на парах меди для получения ультрафиолетового излучения // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. № 23. С.181186.

14.Карпухин В.Т., Климовский И.И., Маликов М.М., Марковец В.В. Особенности работы генератора на парах меди и системы “Генератор на парах меди  УФ преобразователь” в режиме лазерного монитора // Оптика атмосферы и океана. 1999. Т.12. № 11. С. 1064 – 1069.

15.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Нелинейное преобразование частот излучения лазера парах меди в сфокусированном и параллельном пучках // ЖТФ. 2000. Т. 70. № 4. С. 8789.

16.Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Использование активной среды лазеров на самоограниченных переходах в схеме многопроходного лазерного усилителя // Известия АН, серия физическая. 2002. Т. 66. № 7. С. 934938.

17.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Генерация ультрафиолетового излучения по схеме многопроходный лазерный усилитель на парах меди – нелинейный кристалл // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. № 5. С. 416418.

18.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Лазерный усилитель на самоограниченных переходах с повышенной пиковой мощностью импульса излучения // Квантовая электроника. 2003. Т. 33. №5. С. 411415.

19.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Эффективная генерация суммарной частоты и вторых гармоник излучения с помощью системы лазер на парах меди  двухпроходный усилитель // Квантовая электроника. 2005. Т. 35. № 9. С. 844848.

20.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Двухпроходный лазерный усилитель на парах меди с высокой пиковой мощностью // ЖТФ. 2005. Т.75. №10. С.6972.

21.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Экспериментальное исследование многопроходных лазерных усилителей на парах меди // Квантовая электроника. 2008. Т. 38. №12. С. 11211126.

22.Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения саморазогревного промышленного лазера «KULON-10 Cu-M» // Квантовая электроника. 2007. Т. 37. № 8. С. 765769.

23.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Чурсин А.Д. Энергетические характеристики излучения лазера KULON-10Cu-UV // Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 5. С. 405409.

24.Батенин В.М, Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М, Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Гальетов М.В. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты KULON-10Сu-UV // Прикладная физика. 2009. № 4. С. 129132.

25.Кондратенко В.С., Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Промышленный лазер на парах меди с генерацией вторых гармоник и суммарной частоты серии KULON для прецизионных технологий. // Вестник МГУПИ 2009. Т. 17. С. 124131.

26.Директор Л.Б., Карасев А.В., Маликов М.М., Менделеев В.Я., Рязанский В.Н., Сковородько С.Н., Фомин В.А. Устройство для измерения температуры внутренних стенок рабочей камеры лазера на парах металлов / Авторское свидетельство СССР № 993710 от 01.10. 1982 г. Заявка № 2964662 от 15.07. 1980 г.

27.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Способ генерации импульсного лазерного излучения. Патент РФ № 2197042 по заявке №2001104528 от 20.02.2001 г. // БИПМ. 2003. № 2.

28.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Устройство для генерации импульсного лазерного излучения. Патент РФ на полезную модель № 19612, по заявке № 2001110644 от 24.04.2001 г. // БИПМ. 2001. № 25. С. 524.

29.Карпухин В.Т. Маликов М.М. Устройство для нелинейного преобразования частот лазерного импульсного излучения. Патент РФ на полезную модель № 22590, по заявке № 2001129954 от 08.11.2001 г. // БИПМ. 2002. № 10.

30.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А., Шпильрайн Э.Э. Фи¬зическая модель и расчет параметров плазмы и излучения импульсно-периодического разряда в смеси паров меди и неона. Препринт ИВТАН № 5–189, 51 с., (Москва, 1986).

31.Директор Л.Б., Маликов М.М. Физическая модель и методика расчёта параметров лазера на парах меди. Препринт ИВТАН № 5249, 52 с., (Москва, 1988).

32.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Маликов М.М. Генерация ультрафиолета суммарной частоты 3,6 Вт и вторых гармоник излучения двухпроходного усилителя на парах меди мощностью менее 20 Вт / В сб. “Новые Российские Разработки в лазерной науке, технике, и технологии”, ред. чл.-корр. РАН Панченко В.Я., №1, с. 411, (Калуга, 2005).

33.Маликов М.М., Фомин В.А., Шевченко А.Л., Шпильрайн Э.Э. Магнитогидродинамическая самопрокачка рабочего тела электроразрядного лазера / Тезисы докладов IV международной научной конференции “ Лазеры и их применение”, (ILA4,1981), (ГДР, Лейпциг, 1981).

34.Директор Л.Б., Маликов М.М., Фомин В.А. Учёт реабсорбции излучения в неоднородной плазме / В сб. тезисов докладов Всесоюзного семинара “Лазеры на парах металлов и их применение “, (РГУ, Ростов-на-Дону, 1985).

35.Директор Л.Б., Маликов М.М. Спонтанное излучение и динамика концентраций возбуждённых атомов в плазме лазера на парах меди / В сб. тез. докл. VI Всесоюзной конф. “Оптика лазеров”, с.102, (ГОИ, Ленинград, 1990).

36.Karpukhin V, Konev Yu., Malikov M. Cu vapor laser UV frequency conversion in DKDP / Proceeding of Tenth International. Symposium on Gas Flow and Chemical Lasers, v2502, pp. 172177. SPIE, Bellinghamp, USA, 1994.

37.Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. ГСЧ излучения лазера на парах меди / Доклад на II Международной конференции ИЛПАМ’95, Программа, с. 16, (Томск, 1995).

38.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Использование лазера на парах меди для получения ультрафиолетового излучения / Доклад на III Международной конференции ИЛПАМ’97, Программа, с.21. (Томск, 1997).

39.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Сравнительные характеристики нелинейного преобразования частот излучения лазера на парах меди в сфокусированном и параллельном пучке / В сб. тезисов докладов Всероссийского симпозиума “Лазеры на парах металлов и их применение”, Новороссийск, 1998, стр.12, (РГУ, Ростов-на-Дону, 1998).

40.Karpukhin V., Klimovskii I., Malikov M., Markovets V. Operating Features of a CVL Oscillator and a CVL Oscillator – UV Converter System as a Laser Monitor / IV International Conference “Atomic and Molecular Pulsed Lasers” (AMPL’99), Program, p.39. (Tomsk, Russia, 1999).

41.Карпухин В.Т., Конев Ю.Б., Маликов М.М. Использование активной среды лазеров на самоограниченных переходах в схеме многопроходного лазерного усилителя / В сб. тезисов докладов на VII Международной конференции. «Лазерные и лазерно-информационные технологии: фундаментальные проблемы и приложения». Программа и аннотации, 2001, ВладимирСуздаль. Под ред. В.Я. Панченко, В.С. Голубева.  ИПЛИТ РАН, Шатура  ВлГУ, Владимир, 2001, стр.18, ISBN 5-89368-254-8.

42.Карпухин В.Т., Маликов М.М. О возможности создания лазерных усилителей на самоограниченных переходах с повышенной амплитудой импульса излучения / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2002), Лоо, с. 27, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2002).

43.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Источник ультрафиолетового излучения на базе многопроходного лазерного усилителя на парах меди и нелинейного кристалла / В Сборник тезисов докладов симпозиума “Лазеры на парах металлов” (ЛПМ-2002), Лоо, с. 29, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2002).

44.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Исследование многопроходного лазерного усилителя на парах меди / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2004), Лоо, с. 44, (Ростов-на-Дону, 2004).

45.Карпухин В.Т., Маликов М.М. Эффективная генерация УФ излучения с использованием многопроходного усилителя на парах меди. / В сб. тезисов докладов симпозиума “Лазеры на парах металлов” (ЛРМ-2004), Лоо, с.43, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2004).

46.Карпухин В.Т., Леонов П.Г., Маликов М.М. Экспериментальное исследование двухпроходных и четырёхпроходных лазерных усилителей на парах меди / В сб. тезисов докладов симпозиума «Лазеры на парах металлов» (ЛПМ-2006), Лоо, с.46, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2006).

47.Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин Н.А., Чурсин. А.Д. Исследование энергетических характеристик промышленного лазера серии «KULON» с каналом высокоскоростной импульсной модуляции / В сб. тезисов докладов симпозиума “Лазеры на парах металлов” (ЛРМ-2006), Лоо, с.7, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2006).

48.Лепёхин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Карпухин В.Т., Маликов М.М., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Параметры излучения промышленного лазера “KULON-10 Cu-M” в режиме высокоскоростной импульсной модуляции / XVIII Международная конференция “Лазеры в науке, технике, медицине”, 2007, Адлер. В сб. науч. трудов, ред. В.А. Петров, т.18, стр. 3942, (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2007).

49.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Чурсин А.Д. Источник ультрафиолетового излучения “KULON-10 Cu-UV” на базе промышленного серийного лазера на парах меди / XIX Международная конференция “Лазеры в науке, технике, медицине”, 2008, Адлер. В сб. науч. трудов, ред. В.А. Петров, т.19, с. 1418, (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2008).

50.Климовский И.И., Маликов М.М. Ретроспектива исследований и разработок лазеров на парах меди: надежды и результаты / В сб. тезисов докладов симпозиума “Лазеры на парах металлов” (ЛРМ-2008), Лоо, с.54, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2008).

51.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г. Характеристики излучения промышленного лазера ультрафиолетового диапазона серии KULON / В сб. тезисов докладов симпозиума “Лазеры на парах металлов” (ЛРМ-2008), Лоо, с.7, (РГУ, Ростов-на-Дону, 2008).

52.Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Гальетов М.В. Энергетические характеристики излучения видимого и ультрафиолетового диапазонов лазера Kulon-10Сu-UV для дистанционного зондирования атмосферы / Сборник научных трудов 6й конференции "СИСТЕМЫ ДЗЗ´2009", Адлер, с. 273276. (BMSTU&MNTORES Proceedings, М.: 2009)