Химический лазер на фотонно-разветвленной цепной реакции

УДК 621. 373.

ХИМИЧЕСКИЙ ЛАЗЕР НА ФОТОННО-РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ

2000 В.И. Игошин, В.А. Катулин

Самарский филиал Физического института им. П.Н. Лебедева РАН

Изложены физические принципы работы высокоэнергетических автономных импульсных химических лазеров на фотонно-разветвлённой цепной реакции. Дан обзор основных теоретических и экспериментальных результатов по лазерам этого типа, полученных в Самарском филиале ФИАН.

Рождение направленного лазерного луча при слиянии химических реагентов -удивительное явление, на котором основано действие химического лазера - одного из наиболее ярких научных достижений нашего времени. Ведь на протяжении всей предыдущей истории человечества - и во времена наших пращуров, гревшихся у пещерного костра, и в XIX столетии, когда Сади Карно размышлял о “движущей силе огня и машинах, способных развить эту силу”, и в XX столетии с его мощными тепловыми электростанциями и ракетными двигателями химическая энергия использовалась в основном лишь как источник тепла - энергии наиболее низкого качества. Лазерный луч, как высококачественная, или на языке физики, низкоэнтропийная форма энергии, способен расплавить, испарить и превратить в состояние плазмы любой материал. Весь вопрос только в том, чтобы была достаточной мощность луча. Это не так для обычных тепловых источников. Пламя газовой горелки с температурой 2000 К не способно расплавить, например, ванадий с температурой плавления 2620 К, как бы высока ни была мощность горелки. Это запрещает второй закон термодинамики - нельзя нагреть тело до температуры более высокой, чем температура нагревателя.

Интерес к химическим лазерам, как к устройствам, в которых осуществляется прямое преобразование химической энергии в энергию лазерного излучения без рассеяния в тепло, проявился еще до появления первого лазера на рубине. В настоящее время исследования и разработки по химическим лазерам составляют крупное научно-техническое направление [1].

Химические реагенты являются емкими накопителями энергии. Так, удельный энергетический запас в стехиометрической смеси фтора Г2 с водородом Н2 составляет 13,5 кДж/г. При перестройке химических связей химическая энергия освобождается в форме неравновесного возбуждения образующихся веществ. В рассматриваемом примере - в форме колебательного возбуждения молекул фтористого водорода Н¥ и эта энергия может быть эффективно преобразована в оптическом резонаторе в лазерное излучение с длиной волны около 3 мкм. В импульсных химических лазерах используется метастабильная смесь реагентов, находящихся в реакторе, которая выводится из состояния равновесия внешним инициирующим воздействием. В химических лазерах непрерывного действия генерация происходит при смешении потоков реагентов в сверхзвуковой струе, протекающей через резонатор лазера. В идеале химический лазер - это автономный источник когерентного лазерного излучения, для которого не требуется подвода дополнительной энергии, либо ее величина ничтожно мала.

Однако создать автономный химический лазер удалось лишь в режиме непрерывного действия, когда реагенты первоначально пространственно разделены в виде баллонных газов. Мощность лазера на молекулах Н¥ этого типа превысила мегаваттный уровень.

Все же созданные к настоящему времени импульсные лазеры обладают общим недостатком - энергия внешнего источника поджигающего реакцию одного порядка с энергией выходного лазерного импульса. Это ограничивает масштабируемость лазера и, как показал опыт, уже при проектной энергии 105

Дж лазер исключительно ненадежен из-за большого количества инициирующих импульсных ламп. Именно поэтому энергия импульсных химических лазеров застыла на уровне порядка 103 Дж. Создание импульсных химических лазеров, работающих без внешних источников энергии, могло бы радикально изменить отношение к ним. В таких лазерах энергия как бы заранее вложена в лазерный газ. Они были бы наиболее дешевыми источниками мощного короткоимпульсного лазерного излучения. Потребность же в таких источниках велика.

На первый взгляд кажется, что создать химический импульсный лазер без внешнего источника невозможно: ведь для того, чтобы заполнить рабочий объем реагенты не должны вступать в реакцию и в то же время они должны быть способны к экстремально быстрой реакции, протекающей за время порядка 10-7 с!

Решение этого парадокса потребовало выдвижения, обоснования и исследования нового физического принципа действия импульсных химических лазеров, а именно, идеи фотонно-разветвленной цепной реакции, не известной ранее.

Для того чтобы понять суть этой идеи, необходимо обратиться к механизму работы обычного химического лазера на цепной реакции.

В лазерную кювету напускается исходная смесь реагентов. Чистая смесь водорода и фтора не стабильна - она взрывается. Для ее стабилизации добавляется кислород 02 в количестве нескольких процентов от объема смеси. Часто в смесь добавляется инертный газ - аргон Аг или гелий Не для того, чтобы предотвратить слишком сильный разогрев газа и тем самым увеличить эффективность преобразования химической энергии в лазерный свет. Инициирование реакции осуществляется ультрафиолетовым излучением импульсной лампы или пучком быстрых электронов, полученных с помощью электронной пушки. В лазерной кювете развивается следующий цепной процесс.

Образование свободных атомов или инициирование реакции

Е2 +  2Е ,

где Ьш уф » 4 эВ энергия фотона ультрафиолетового излучения, вызывающего фотодиссоциацию Е2 на атомы.

После появления свободных атомов начинается цепная реакция, приводящая к выгоранию реагентов и образованию возбужденных молекул фтористого водорода:

е+Н2  + н,

н+е2  неу + Е

и так далее.

При большом числе таких звеньев цепи на каждый атом Е, созданных внешним источником, может получиться достаточно много возбужденных молекул НЕу и поэтому энергия лазерного света может превышать затраты на инициирование.

Реальная цепь, естественно, не бесконечна. Она обрывается за счет процесса релаксации колебательной энергии

НЕу + М  НЕ + М,

где М - любая частица и исчезновения атомов в тройных столкновениях частиц, причем главную роль играет обрыв цепи на кислороде

Н + О2 + М  НО2 + М

Численные расчеты и эксперименты показывают, что на один атом Е можно получить » 20 возбужденных молекул НЕу со средней энергией »1,6 эВ, которые отдают ее в форме лазерного излучения инфракрасных фотонов с энергией » 0,7-10-19 Дж. Поскольку при диссоциации образуется два атома Е, то на один атом затраты составляют »2 эВ. Из этого следует, что отношение лазерной энергии к энергии инициирования, которое принято называть физическим КПД ^ф, будет равно

20 -1,6эВ 2эВ

Этому не следует удивляться. Термодинамический КПД химического лазера, который учитывает также химическую энергию, естественно меньше 100 % и, как правило, не

100% = 1600%

превышает 20 %. Из-за того, что ультрафиолетовое излучение от импульсной лампы получается с КПД меньшим 100 % и вследствие того, что этот свет полностью не перехватывается в лазерном газе, реальный КПД химического лазера ‘‘от розетки’’ в существующих установках - технический КПД ^т не превышает 50^ 100%, что недостаточно для создания сверхмощных лазерных систем.

Еще на раннем этапе развития химических лазеров большие надежды в плане увеличения технического КПД лазера возлагались на разветвленные цепные реакции. В процессе реакции этого типа свободные атомы не только воспроизводятся, как в простой цепи, приведенной выше, но и размножаются, а сама цепь - разветвляется. В реакции фтора с водородом разветвление цепи идет по механизму энергетического разветвления:

НЕп + Н2  НЕ + Н2П Н 2" + Е2  Н + НЕ + Е,

то есть некоторые возбужденные молекулы НЕЛ> отдают свою энергию при столкновениях молекулам Н2, а возбужденные молекулы Н2п реагируют с молекулярным фтором, образуя новые свободные атомы и новые цепи. Именно этот процесс энергетического разветвления приводит к неустойчивости чистой смеси Н2 и Е2 вследствие прогрессивного нарастания активных центров и развития цепного взрыва. Скорость реакции при этом будет нарастать экспоненциально во времени:

Ж = Ж0е*(,

где я - фактор разветвления, зависящий от скорости реакций. Разветвленная цепная реакция, в принципе, открывает путь к созданию практически чисто химического импульсного лазера. Ведь создав ничтожно малую концентрацию свободных атомов и, следовательно, затратив ничтожно малую энергию на инициирование, можно было бы затем получить необходимое количество атомов просто за счет процесса разветвления. Однако в реакции фтора с водородом за время лазерного импульса такой процесс разветвления как бы выключен. Вследствие малой скорос-

ти реакции разветвления по сравнению с требуемой скоростью выгорания вещества, обеспечивающей эффективную работу лазера, энергетическое разветвление не удается использовать для увеличения КПД лазера. Действительно, если принять в экспоненте для £ » 10-7 - 10-6 с, то разветвление будет давать существенный вклад в КПД, если я > 107 с-1. В реакции же Е2 + Н2 величина я < 104 с-1. Поэтому энергетическое разветвление, не давая вклада в КПД лазера, лишь затрудняет эксперимент - приводит к самовоспламенению смеси. Именно для подавления энергетического разветвления в смесь вводят кислород.

Для решения проблемы в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН была выдвинута идея фотонно-разветвленной (ФР) цепной реакции, впервые четко сформулированная и теоретически обоснованная на примере конкретной молекулярной системы в [2]. В этой же работе впервые введен и сам термин “фотонное разветвление в цепных реакциях”. Ранее были известны только материальное и энергетическое разветвление цепей. Она состоит в том, чтобы сделать лазерный фотон не просто сопутствующим продуктом, но и полноправным участником реакции за счет организации положительной обратной связи: часть излучаемых фотонов направить на образование свободных атомов, а другую часть использовать как полезную лазерную энергию. Если число лазерных фотонов т, затрачиваемых на образование свободного атома Е, меньше числа фотонов /, испускаемых в процессе развития цепи (т </), то процесс в целом становится фотонно-разветвленным, т.е. происходит прогрессивное нарастание во времени фотонов и свободных атомов, и все эти частицы выступают как активные центры цепи! При этом еще происходит направленное нарастающее по мощности излучение части фотонов во внешнее пространство до тех пор, пока не выгорят реагенты. ФР реакция горения сама себя разжигает и работу полезную совершает. Как тут не вспомнить барона Мюнхаузена, вытянувшего самого себя за волосы из болота?! Тем не менее, обрисованный процесс вполне возможен как с кинетической (смесь метаста-

бильна), так и с энергетической точек зрения: в результате цепной реакции излучается, как мы видели, больше энергии, чем требуется для создания атомов. Трудность в том, что химический лазер излучает в инфракрасной области спектра, а для диссоциации молекулы F2 на атомы требуется более жесткое излучение - ультрафиолетовое или электроннопучковое.

Надежды осуществить фотонно-разветвленную цепную реакцию, поэтому первоначально связывались с резонансным возбуждением инфракрасным лазерным светом специально подобранных многоатомных молекул, вследствие чего они становятся химически активными или распадаются на химически активные атомы и радикалы, инициируя

цепную реакцию: RF + mhw  R + F, где

RF молекула, способная поглощать лазерные фотоны с энергией Ьюл и распадаться на атом F и радикал R.

Попытки реализовать эту идею пока не привели к успеху. Оказалось, что в исследованных молекулярных газовых смесях затраты фотонов на инициирование превосходят выход фотонов в процессе цепной реакции в ~ 103 раз (m >> f) и фотонно-разветвленная реакция не развивается. Безусловно, это направление исследований нельзя считать исчерпанным, однако неудачи первых экспериментов, проведенных еще в 70-е годы, стимулировали поиск иных подходов к решению этой интригующей проблемы.

Принципиально новое направление развития идея ФР реакции получила в Самарском филиале Физического института им. П.Н.Лебедева РАН. Здесь была выдвинута идея ФР реакции в двухфазной среде, т.е. среде, содержащей рабочий газ и металлическую пудру - ультрадисперсные пассивированные частицы металла, однородно распределенные по объему [3] Эти частицы испаряются под действием лазерного излучения, что приводит к появлению свободных атомов, их диффузии в газ и развитию ФР процесса. Инициирование можно условно описать схемой:

А/

А/(газ) + F2 (газ)  A/F + F.

Далее идет обычный химический процесс. Изложенная идея обоснована числен-

Усилитель

Рис. 1. Оптическая схема генератора и усилителя 10 - начальная интенсивность излучения;

I - длина усилителя

ными расчетами, базирующимися на решении системы дифференциальных уравнений химической кинетики, колебательной релаксации, переноса лазерного излучения и лазерного испарения частиц [4-6]. Показано, что если использовать схему генератор-усилитель (рис.1), в которой задающий генератор создает некоторую критическую интенсивность 10 на входе усилителя и засвечивает объем усилителя с длиной усиления 1, то на выходе можно получить в 10 раз большую выходную энергию. Расчетные параметры системы таковы: концентрация частиц алюминия 109 см-3, их диаметр ^ » 0,1 мкм, 10 » 3х106 Вт/см2, I» 4 м, давление газар » 1 атм, состав Н2:Е2:02:Не = 100:400:40:220 мм рт.ст. Удельный энергосъем (энергия, излучаемая единицей объема среды) с усилителя составляет ел » 100 - 200 Дж/л, длительность импульса » 10-7 с, что вполне приемлемо для создания мощных лазерных установок.

На основе численного эксперимента выявлены и обоснованы новые возможности очень интересной с практической точки зрения пространственной организации ФР реакции, позволяющие в системах относительно небольших размеров получать очень высокие коэффициенты усиления по энергии [7-9]. Эти возможности связаны с направленным выделением излучаемых фотонов и, как следствие, способностью к направленному самораспростанению ФР реакции. Так в схеме однопроходового усилителя, показанного на рис. 1, можно инициировать ФР реакцию в слое, тонком по сравнению с полной длиной усиления I за счет подбора концентрации частиц. Далее ФР реакция будет сама распространяться по всему усилителю. По существу, возникает новый тип автоволны с направленным высвобождением запасенной в среде энергии. Расчет показывает, что при одинаковых линейных размерах уси-

2

\1/

4

Рис. 2. Многопроходной усилитель на основе неустойчивого резонатора 1 - генератор; 2 - реактор; 3 - источник частиц;

4 - баллонные газы; 5 - откачка

лителя в этом автоволновом режиме ФР - реакции достигается в несколько раз более высокий коэффициент усиления по энергии по сравнению с режимом работы “на просвет” всего объема сразу. Еще более высокий коэффициент усиления по энергии может быть получен в многопроходных усилителях (рис.2). Импульс от генератора инициирует ФР - реакцию в центральной цилиндрической зоне и усиливается в ней в К раз. Усиленное излучение инициирует излучение в следующей цилиндрической зоне в М раз большего диаметра, где М - увеличение резонатора и т.д. При общем числе проходов п имеется (п+1)/2 последовательно включающихся зон, усиливающих излучение. Уже в пятипроходной схеме достигается коэффициент усиления О = К3 » 103. При столь высоком значении О усилитель устойчив к самовозбуждению, т.к. в нем нет заранее созданной инверсной населенности. Она возникает в процессе развития ФР - реакции по объему. А реакцию в объеме резонатора зажигают зеркала, изменяя направление движения фотонов! Такой процесс также можно рассматривать как автоволновой.

На основе теоретически открытых новых автоволновых режимов ФР - реакции нами предложена оптическая схема химического трехкаскадного усилителя с общим коэффициентом усиления по энергии О = 3• 106 (рис.3) [8].

Волновой анализ энергетики и простран-свенно-временного поведения электромагнит-

нитного поля в импульсном химическом лазере на ФР реакции, протекающей в неустойчивом телескопическом резонаторе выявил новые поразительные возможности этого процесса [10]. Показано, что в области малых диаметров входного отверстия связи

й = 31- 3001 происходит дифракционная многофокальная фокусировка плоской входной волны в усиливающей активной среде, обеспечивающая минимизацию первоначально возбуждаемого объема и соответствующее резкое понижение (до микроджоульной) необходимой энергии входного импульса. Согласно расчетам за счет этого оптического эффекта, а также благодаря автоволновому распространанию ФР реакции во всем объеме лазера можно достичь гигантского коэффициента усиления по энергии порядка 109 - 1011. Это гигантское усиление по энергии позволяет создать автономный лазер с килоджоульной выходной энергией, который может быть инициирован микроджоуль-ным входным импульсом. Применение подобного лазера-усилителя в промежуточном каскаде лазерной системы, показанной на рис.3, делает ее практически автономной.

Как бы ни была логически безупречна и полна теоретическая модель объекта, теория выглядит утопией без экспериментального подтверждения. Научными группами Самарского филиала Физического института им. П.Н. Лебедева и Российского научного центра “Прикладная химия” из Санкт-Петербурга были проведены первые эксперименты по реализации ФР реакции в двухфазной среде [11].

Вопрос, на который никто не мог дать утвердительного ответа заранее, - можно ли вообще смешать фторсодержащий газ с ультрадис-персными частицами алюминия, не произойдет ли их сгорание при напуске? Надежду в этом плане давало то, что такие частицы покрыты

—

,

01=к5=105 02=к2=102 0,=30

Рис. 3. Оптическая схема 3х каскадной лазерной системы с усилением по энергии Еош/Ет=в=01в2в3=3*106

тонкой защитной пленкой корунда А1203. Но насколько надежна эта защита? Эксперимент показал, что при инжекции через специальный фильтр тонкодисперсного порошка алюминия с диаметром частиц 0,3 мкм в рабочую смесь Г2+И2+02+Ие она остается стабильной. Тем-новая (т.е. без внешнего воздействия) скорость реакции, регистрируемая спектроскопически по образованию ИГ, остается такой же, как и в отсутствие частиц А1! Второй вопрос - изучение воздействия лазерного излучения на двухфазную химически активную смесь. С этой целью создана установка, состоящая из ИГ-генерато-ра и усилительного модуля с длиной активной среды 1 м. Плотность энергии на входе в усилитель составляла 4 - 8 Дж/см2, его полная энергия достигала 400 Дж. При длительности импульса » 1 мкс интенсивность излучения достигала 107 Вт/см2, что вполне достаточно для испарения частиц. Регистрировалось тепловое излучение частиц и рассеяние ими лазерного света. Измерялась энергия лазерного излучения до и после прохождения двухфазной среды. Обнаружено, что при облучении фтороводородной смеси с дисперсной фазой излучением химического лазера происходило образование свободных атомов фтора и наблюдалось развитие цепи - смесь сгорала. Важно, что тепловое излучение частицы нарастало спустя промежуток времени порядка 1 мкс после прекращения входного импульса. Это означает, что скорость цепной реакции, вызывающей нагрев частиц, достаточно велика для развития усиления. Отношение энергии излучения на входе и выходе составило 0,8 и на первый взгляд кажется, что эффекта фотонного разветвления не достигнуто. Однако, в сравнительном опыте со смесью, не способной к цепной реакции, содержащей только Г2 , Не и частицы, это отношение еще меньше и равно 0,66. Полученный результат позволяет пока осторожно заключить, что в некоторых первых экспериментах с двухфазными химически активными средами около 17% выходной энергии усилителя поставляется фотонно-разветвленной цепной реакцией, что более чем на два порядка превышает выход излучения во всех известных экспериментах, проведенных с чисто молекулярными смесями.

Почему же в двухфазных смесях не произошло существенного усиления сигнала, пред-

сказанного теорией? Дело в том, что пока не удалось реализовать требуемых параметров дисперсной фазы. Из ослабления сигнала в химически неактивной смеси можно заключить, что средний диаметр частиц составляет » 1 мкм., а их концентрация была »105 см-3. Частицы коагулируют за время пребывания от напуска компонент до прихода инициирующего импульса, которое составляло в этих экспериментах »15 мин, а это довольно много. И все же полученные результаты весьма обнадеживают, они переводят будущий эксперимент из области абсолютно неясного в область совершенствования технологии приготовления газодисперсной среды.

С этой целью в Самарском филиале ФИАН уже разработан генератор дисперсной фазы, основанный на испарении алюминиевой фольги при пропускании через нее импульса тока [12]. При испарении в атмосфере инертного газа, формируются частицы нужного размера ~0,1 мкм и концентрации ~108 см-3. Для контролируеиого формирования газодисперсной среды в больших объемах за короткие времена представляет интерес недавно разработанный распылитель тонкодос-персных порошков “Кварц” [13]. С этой технологией и на базе полученных теоретических и экспериментальных результатов есть серьезные основания добиться решающего успеха в новых экспериментах. Созданная теория взаимодействия лазерного излучения с га-зодидисперсной средой в оптическом резонаторе имеет приложение не только для создания лазера нового типа, но и для разработки новой технологии эффективной лазерной обработки дисперсных материалов. Так, нами рассчитаны режимы лазерной трансформации углеродистых частиц в ультрадисперсный алмаз в оптическом реакторе - резонаторе.

Полученные результаты в целом открывают путь к созданию мощных, надежных и относительно дешевых импульсных источников когерентного лазерного излучения, обладающих наиболее высокой удельной энергией излучения в расчете на единицу массы установки, высоким качеством, т.е. направленностью лазерного пучка, возможностью масштабирования к мультимегаджоульному уровню энергии. Такие лазеры необходимы для развития новых высоких технологий лазерного ударного упроч-

нения материалов в машиностроении, в фундаментальных исследованиях по взаимодействию излучения с веществом, термоядерному синтезу, поведению материи в сверхсильных электромагнитных полях, космических технологиях будущего.

Данное исследование частично выполнено благодаря грантам NRX000 и NRX300 Международного научного фонда.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Basov N.G., Bashkin A.S., Igoshin V.I., Oraevsky A.N., Shcheglov V.A. Chemical Lasers. Berlin: Springer-Verlag, 1990.

2. Игошин В.И., Ораевский A.H. О фотонном разветвлении в цепных реакциях и химических лазерах, инициируемых ИК-излучением // Квантовая электроника. 1976. Т.6. №12.

3. Игошин В.И., Пичугин С.Ю. Химический лазерный усилитель на фотонно-разветвленной реакции в аэрозольной среде // Квантовая электроника. 1983. Т.10. №2.

4. Igoshin V.I., Pichugin S.Yu. Chemical lasers on photonic branched chain reaction // Prose-edings of SPIE. 1984. V.473.

5. Igoshin V.I., Pichugin S.Yu. Simulation of photon-branched chain reaction in H2-F2 amplifier with the aid ofradiation-transfer eqation // Journal of Soviet Laser Research. 1991. №3.

6. Басов Н.Г., Игошин В.И., Катулин B.A., Ораевский A.H., Пичугин С.Ю. О химических лазерах на фотонно-разветвленных цепных реакциях // Препринт ФИАН. 1984. №121.

7. Игошин В.И., Пичугин С.Ю. Новые динамические режимы фотонного разветвления в химических HF-лазерах на двухфазной активной среде // Квантовая электро-

ника. 1996. Т.23. №4.

8. Игошин В.И., Летфуллин P.P. Мощный лазерный усилитель на автоволновой фотонно-разветвленной реакции в неустойчивом телескопическом резонаторе // Квантовая электроника. 1997. Т.24. №6.

9. Игошин В.И., Летфуллин P.P. Дифракционная фокусировка входного импульса и гигантское усиление по энергии в лазере на автоволновой фотонно-разветвленной цепной реакции // Квантовая электроника. 1999. Т.26. №1.

10.Igoshin V.I., Katulin V.A., Pichugin S.Yu. Physical conception of developing high-power pulsed chemical lasers on photon-branching chain reactions // Transactions of 12 Intern. Congress ”Laser-95”. Munich. 1995.

11. Азаров M.A., Дроздов В.А., Игошин В.И., Куров А.Ю., Петров А.Л., Пичугин С.Ю., Трощиненко Г.А. Формирование и экспериментальное исследование газодисперсной среды импульсного химического H2-F2-лазера, инициируемого ИК излучением // Квантовая электроника. 1997. Т.24. №11.

12. ИгошинВ.И., КазакевичВ.С., Куров А.Ю., Летфуллин P.P., Санников С.П. Моделирование и реализация процесса получения субмикронного алюминиевого порошка, взвешенного в атмосфере инертного газа, при пропускании импульса тока через фольгу / Тезисы докладов 5-ой Всероссийской конференции “Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем”. Екатеринбург. 2000.

13. Зверева Н.С. Техника машиностроения. 1996. №4(10).

14. Летфуллин P.P., Игошин В.И. Многопроходный оптический реактор для лазерной обработки дисперсных материалов// Квантовая электроника. 1995. Т.22. №7.

CHEMICAL LASER ON PHOTON-RAMIFIED CHAIN REACTION

> 2000 V.I. Igoshin, V-A. Katulin

Samara Branch of Physics Institute named for P.N. Lebedev of Russian Academy of Sciences

Are explained physical foundations of operation of high energy autonomous impulse chemical lasers on photon-ramified chain reaction. Is done the overview of main theoretical and experimental outcomes on lasers of this type obtained in the Samara Branch of Physics Institute.