Генерация, усиление и распространение лазерного излучения в средах с регулярной и случайной рефракцией

Генерация, усиление и распространение лазерного излучения в средах с регулярной и случайной рефракцией

Автор: Суворов, Алексей Анатольевич

Шифр специальности: 05.13.18

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2010

Место защиты: Обнинск

Количество страниц: 449 с. ил.

Артикул: 4930125

Автор: Суворов, Алексей Анатольевич

Стоимость: 250 руб.

Генерация, усиление и распространение лазерного излучения в средах с регулярной и случайной рефракцией  Генерация, усиление и распространение лазерного излучения в средах с регулярной и случайной рефракцией 

Введение
Глава 1. Основы математического моделирования задач распространения лазерного излучения в регулярнонеоднородных средах с флуктуациями комплексной диэлектрической проницаемости
1.1. Общая постановка проблемы. Метод параболического уравнения для
задач генерации, усиления и распространения лазерного излучения
1.2. Оптические свойства активной среды лазера с ядерной накачкой
1.2.1. Энерговклад осколков деления
1.2.2. Оптические неоднородности активной среды.
1.2.3. Лазерные характеристики активной среды.
1.3. Оптические свойства турбулентной атмосферы.
1.4. Функция Грина параболического уравнения
1.5. Описание поля лазерного излучения в устойчивом резонаторе
1.5.1. Поперечные моды резона гора с газовой линзой .
1.5.2. Влияние рефракции на характеристики основной моды резонатора ЛЯП.
1.5.3. Когерентное излучение
1.5.4. Частично когеревгное излучение.
1.6. Рассеяние излучения частицей, расположенной в регулярно
неоднородной среде.
1.6.1. Постановка и общее решение задачи
1.6.2. Амплитуда рассеяния волны на частице в рефракционном канале
1.6.3. Рассеяние на частице при тепловом самовоздействии и в активной
среде лазера с ядерной накачкой
1.6.4. Влияние регулярной рефракции на прохождение лазерного пучка
через рассеивающую среду.
1.6.5. Оптическая теорема для рассеивающей среды с линзовыми свойствами
1.7. Уравнения для статистических моментов комплексной амплитуды
волны в среде с флуктуациями комплексной диэлектрической проницаемости.
1.8. Кумулянтный метод решения задач распространения волн в
случайных средах
Выводы к главе 1
. Глава 2. Генерация частично когерентного излучения в лазерах с устойчивым резонатором.
2.1. Общая формулировка задачи описания генерации многомодового
лазерного излучения с помощью частично когерентных мод.
2.1.1.астично когерентные моды.
2.1.2. Представление пространственновременной функции когерентности
через когерентные и частично когерентные моды.
2.1.3. Пространственновременная корреляционная функция комплексных
амплшуд поляризации среды и излучения.
2.2. Основная часично когерентная мода устойчивого резонатора
2.2.1. Общее решение для основной частично когерентной моды.
2.2.2. Характеристики основной частично когерентной моды
2.2.3. Качественная картина генерации частично когерентного пучка.
2.3. Свойства частично когерентных мод произвольного порядка
2.3.1. Математические свойства частично когерентных мод.
2.3.2. Интенсивность частично когерентных мод.
2.3.3. Когерентные свойства частично когерентных мод
2.4. Разложение функции когерентности генерируемого излучения
по частично когерен тным модам устойчивого резонатора.
2.4.1. Постановка задачи
2.4.2. Граничные условия для мощностей частично когерентных мод.
2.4.3. Система уравнений для мощностей частично когерентных мод.
2.5. Генерация основной частично когерентной моды.
2.5.1. Постановка задачи
2.5.2. Продольно однородный случай аналитическое решение.
2.5.3. Общий случай численное решение
2.6. Влияние неоднородности активной среды ЛЯН на характеристики
частично когерентного излучения.
2.6.1. Неоднородность коэффициент усиления
2.6.2. Неоднородность показателя преломления
Выводы к главе 2
Глава 3. Прохождение пучка излучения через усилительный элемент
лазера с ядерной накачкой.
3.1. Метод комплексной геометрической оптики в приложении к задаче
усиления лазерного пучка в схеме генераторусилитель
3.2. Распространение частично когерентного лазерного пучка через неоднородную среду оптического усилителя с ядерной накачкой.
3.3. Определение оптических характеристик акгивной среды лазера
с ядерной накачкой методом усиления модулированного сигнала.
3.3.1. Методы измерения и экспериментальная установка.
3.3.2. Теоретическое определение лазерных характеристик НсЛгХе среды
методом модуляции входного сигнала однопроходового усилителя.
3.3.3. Обсуждение полученных результатов
3.4. Комплексное исследование процесса усиления лазерного излучения
в активном элементе лазера с ядерной накачкой.
3.4.1. Нейтроннофизические характеристики импульса накачки.
3.4.2. Численное моделирование процессов энерговклада и образования
оптических неоднородностей в объме лазерноактивного элемента.
3.4.3. Характеристики лазерной среды
3.4.4. Результаты исследования процесса усиления пучка лазерного излучения
Выводы к главе 3
Глава 4. Случайные смещении лазерного пучка в регулярно неоднородной среде с флуктуациями комплексной
диэлектрической проницаемости
4.1. Влияние линзовых свойств среды на случайные смещения энергетического центра лазерного пучка.
4.1.1. Постановка проблемы.
4.1.2. Уравнение для дисперсии дрожания лазерного пучка
4.1.3. Дисперсия дрожания гауссова пучка.
4.2. Совместные моменты амплитуды и мощности лазерного пучка в рефракционном канале с флуктуациями комплексной
диэлектрической проницаемости
4.2.1. Постановка проблемы.
4.2.2. Статистика мощности лазерного пучка в среде с флуктуациями
комплексной диэлектрической проницаемости.
4.2.3. Замкнутая система уравнений для совместных моментов ампли туды
и мощности лазерного пучка
4.3. Эффективные параметры лазерного пучка в случайно
поглощающей среде с линзовыми свойствами 5
4.3.1. Среднее смещение пучка
4.3.2. Дисперсия дрожания пучка.
4.3.3. Эффективный радиус пучка 0
Выводы к главе 4.
Глава 5. Распространение лазерного излучения в среде с флуктуациями . комплексной диэлектрической проницаемости на трассе с отражением
. Постановка задачи и основные соотношения, определяющие
характеристики отражнного лазерного пучка
5.1.1. Постановка проблемы
5.1.2. Принцип взаимности в поглощающих средах
5.1.3. Кумулянтное представление комплексной амплитуды отражнной волны
5.2. Эффект усиления средней интенсивности отражнного лазерного пучка
в среде с флуктуациями комплексной диэлектрической проницаемости
5.2.1. Локационное распространение лазерного пучка в чисто
поглощающей случайной среде.
5.2.2. Локационное распространение лазерного пучка в среде
с флуктуациями комплексной диэлектрической проницаемости.
5.3. Влияние флуктуаций мнимой части диэлектрической проницаемости
на характеристики лазерного пучка, отражнного зеркалом ОФВ.
Выводы к главе 5
Глава 6. Насыщение флуктуаций интенсивности излучения в слабопоглощающей турбулентной среде
6.1. Относительная дисперсия сильных флуктуаций интенсивности.
6.1.1. Постановка проблемы
6.1.2. Внешний масштаб турбулентности превышает радиус корреляций
флуктуаций интенсивности
6.1.3. Внешний масштаб турбулентности меньше радиуса корреляций
флуктуаций интенсивности
6.2. Распределение вероятностей сильных флуктуаций интенсивности.
6.2.1. Статистические .моменты интенсивности.
6.2.2. Функция распределения вероятностей
6.2.3. Функция распределения вероятностей и области замираний сигнала
6.3. Статистика сильных флуктуаций интенсивности при локационном распространении лазерного пучка
6.3.1. Статистические моменты интенсивности
6.3.2. Усиление обратного рассеяния лазерного излучения
6.3.3. Распределения вероятностей интенсивности локационного сигнала
Выводы к главе 6.
Заключение.
Список использованных источников


Вследствие ключевой роли процесса энерговклада продуктов ядерных реакций как для лазеров с ядерной накачкой, так и для многих других практических приложений, расчтам удельной мощности энерговклада уделялось серьзное внимание в течение длительного времени . В результате многочисленных исследований, проведнных разными методами, была обоснована упрощнная модель процесса энерговклада осколков деления, которая основывается па следующих предположениях 1 в результате деления образуются два осколка 2 разлт осколков изотропен 3 траектория движения осколка прямолинейна 4 время торможения осколка мало по сравнению с характерными временами как основных плазмохимических реакций в лазерной смсси, так и изменения нейтронного импульса. Я в положительном и отрицательном направлениях вектора Я А,тах максимальная длина пути этих осколков, ограниченная либо толщиной уранового покрытия 1 5 мкм, либо длиной торможения осколков Я1 х,у радиусвектор в плоскости, перпендикулярной оси лазерного элемента а0 2. Яуа5я,5г энергия аго осколка, прошедшего пути 5 в газе и в уране, соответственно. Из выражения 1. Гл,о,ое. Последние три величины в 1. Значения основных параметров закона торможения 1. Стенд Б, приведены в таблице 1. Таблица 1. Параметры закона торможения 1. Начальная энергия , МэВ . Длина пробега А, аргон, см 2. Длина пробега гелий, см . Длина пробега А,гХ металлический уран, мкм 6. На рисунках 1. У Я , н. Ж Я , отн. Я, см Я, см
Рис. Пространственное распределение энерговклада осколков деления в цилиндрическом активном элементе а Не 1. В работе 0 пока
зано, что в области радиального возрастания профиля свечения, он воспроизводит распределение энерговклада. Наилучшее согласие между экспериментальными и теоретическими данными достигается при значении показателя степени в законе торможения 1. X 1 М 1 у2 М 1х i 2 Яц , 1. Смысл параметров разложения в 1. Как видно из рис. V смещен от оси лазерной трубки в плоскости, проходящей через эту ось и центры реакторов, в направлении от реакторов на величину i. Л 1. Неравномерность распределения нейтронного потока в местах расположения лазерноактивного элемента приводит к тому, что удельная мощность энерговклада около поверхности лазерной трубки IV со стороны реакторов при х а0, у 0в IV 1. Такая картина изменения формы энерговклада характерна для лазерного элемента, расположенного как на первом, так и на втором рабочих местах реактора БАРС6 Б . Рис. Далее при проведении вычислений примем следующие значения параметров М и АТУ для первого рабочего места М 1. АТУ 1. М 2, АТУ 1. Ш 3. Распределение удельной мощности энерговклада является в общем случае неравномерным и вдоль оси лазерного элемента, и в сечении, перпендикулярном к его оси. Для реализуемых на практике режимов работы импульсных ЛЯН возникающие при этом газодинамические процессы можно разделить на два типа 1 давление газа постоянно по объму лазерного элемента 2 звуковые волны. Далее будем использовать модель, полученную в предположении равномерного распределения давления газа по объму и отсутствия звуковых волн, поскольку наиболее сильное влияние на характеристики лазерного пучка оказывают неоднородности, вызванные процессом первого типа. Многочисленные исследования , 8, показали, что в процессе импульсной накачки лазера газ можно считать идеальным, давление равномерно по объму лазерного элемента, диссипативные процессы существенны только в его пристеночной области. В теория, основанная на таких предположениях, изложена в работе 8. Ишр 0, у1Ж , 1. Я 1 0 1 2. Ро . Здесь й скорость газа Р и р соответственно давление и плотность газа Р0 и р0 их невозмущнные значения у показатель адиабаты. Отметим, что для ус V ловий работы установки Стенд Б на первом рабочем месте анализ газодинамических процессов с помощью системы 1. БАРС6 на втором рабочем месте пренебрежение диссипативными процессами в этой системе приводит к завышению результатов см. В соответствии с 1. Ар рр0р0. Имея ввиду безаберрационное приближение для АЛЯеД, запишем следующее выражение для изменения плотности в приосевой области лазерного элемента, которое получается из решения газодинамической системы 1. ДрЛх ,0 Др0,0 Дх ухДрЛх ,о о 1лх VА Ч ДрЯх ,1. Выражения для ненулевых коэффициентов разложения 1. ДрЛх,0 , тшзе2Гад 4 . ОХ I а
1. М М
1, 1.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.246, запросов: 244