Оптимизация характеристик ионных лазеров на парах стронция, кальция и кадмия

• Автор: Фесенко, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ
1Л. Механизмы создания инверсии населенностей в рекомбинационных Не-Бг и Не-Са лазерах
1.2. Конструкции рекомбинационных Не-Бг и Не-Са лазеров. Типичные выходные параметры
1.3. Повышение выходных параметров рекомбинационных Не-Бг и Не-Са лазеров
1.4. Повышение частоты повторения импульсов лазера на самоограниченных
ИК переходах Бг11
1.5. Управление выходными параметрами рекомбинационных
Не-Бг и Не-Са лазеров
1.6. Механизмы генерации и способы возбуждения лазера на парах кадмия
1.7. Выводы. Постановка задач
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ Не-Бг и Не-Са ЛАЗЕРОВ
2.1. Моделирование Не-Бг и Не-Са лазеров
2.2. Описание математической модели Не-Бг лазера
2.2.1. Электрические схемы накачки
2.2.2. Долгоживущие частицы в газоразрядной плазме
2.2.3. Кинетика населенностей уровней
2.2.4. Уравнения для электронной и газовой температуры
2.2.5. Интенсивность лазерного поля
2.2.6. Ненасыщенный коэффициент усиления
2.2.7. Самопоглощение резонансного излучения
2.2.8. Выходные параметры
2.2.9. Саморазогревной режим
2.2.10. Начальные данные для моделирования
2.3. Численная оптимизация Не-Бг и Не-Са лазеров
2.4. Сопоставление результатов моделирования Не-Бг и Не-Са лазеров с экспериментальными данными
2.5. Выводы 60 ГЛАВА 3. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ АКТИВНЫХ СРЕД

РЕКОМБИНАЦИОННЫХ He-Sr и Не-Са ЛАЗЕРОВ
ЗЛ. Повышение выходных параметров рекомбинационных He-Sr и Не-Са
лазеров путем увеличения давления буферного газа
3.2. Повышение выходных параметров рекомбинационных He-Sr и Не-Са лазеров путем увеличения активного объема
3.3. Повышение выходных параметров рекомбинационных He-Sr и Не-Са лазеров путем увеличения частоты повторения импульсов
3.4. Повышение выходных параметров рекомбинационных He-Sr и Не-Са лазеров за счет возбуждения цугами импульсов
3.5. Повышение частоты повторения импульсов лазера на самоограниченных ИК переходах SrII
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ВЫХОДНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ He-Sr и Не-Са ЛАЗЕРОВ
4.1. Управление выходными параметрами рекомбинационных He-Sr и Не-Са лазеров с применением вспомогательного токового импульса
4.1.1. Управление за счет изменения момента включения вспомогательного импульса
4.1.2. Управление за счет изменения амплитуды вспомогательного импульса
4.2. Увеличение пиковой мощности рекомбинационных He-Sr и Не-Са лазеров за счет разгрузки резонатора
4.3. Выводы
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНОЙ СРЕДЫ ЛАЗЕРА НА ПАРАХ КАДМИЯ ПРИ ВОЗБУЖДЕНИИ В СЕКЦИОНИРОВАННОЙ МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РАЗРЯДНОЙ ТРУБКЕ
5.1. Расчет расстояния, на которое разряд проникает в полость металлических секций
5.2. Спектрально-временные характеристики разряда в секционированной металло-диэлектрической трубке
5.3. Исследование He-Cd лазера с возбуждением в секционированной металло-диэлектрической трубке
5.4. Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СХЕМА ПОИСКА ОПТИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА НЕЛДЕРА-МИДА 13
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОГРАММА, РЕАЛИЗУЮЩАЯ МЕТОД НЕЛДЕРА-МИДА
ЛИТЕРАТУРА

нарушения теплового режима лазерной трубки и отклонения от оптимального значения давления паров металла. Управление же за счет изменения амплитуды импульсов возбуждения требует соответствующей подстройки частоты для поддержания теплового режима. Возможны лишь вариации частоты повторения и амплитуды импульсов возбуждения в небольших пределах, что существенно сокращает диапазон управления выходными параметрами. При этом оперативное управление не может быть реализовано вследствие тепловой инерционности лазерной трубки.
В ряде работ [7-8, 83-86] продемонстрирована возможность управления выходными параметрами лазера на парах меди за счет воздействия на параметры активной среды возбуждающим импульсом сложной формы либо наложением вспомогательного управляющего токового импульса. Физический механизм управления в лазере на парах меди заключается в том, что при подаче в релаксирующую плазму вспомогательного импульса меняются предымпульсные параметры плазмы, что влияет на характеристики последующего импульса генерации.
Однако следует учитывать, что механизмы создания инверсии в лазере на парах меди и в рекомбинационных лазерах принципиально различаются, вследствие чего генерация в лазере на парах меди идет на переднем фронте импульса тока, в отличие от ионных рекомбинационных Не-Бт и Не-Са лазеров, где импульс генерации приходится на область послесвечения. Таким образом, данный метод управления путем наложения вспомогательного управляющего импульса тока применим и для рекомбинационных Не-Бг и Не-Са лазеров с учетом разницы в механизмах генерации лазеров на парах меди и рекомбинационных лазеров.
Управление выходными параметрами рекомбинационных Не-Бг и Не-Са лазеров может быть осуществлено путем формирования в раннем послесвечении вспомогательных управляющих токовых импульсов малой амплитуды, которые подогревают электронный газ. В результате происходит падение скорости рекомбинационной накачки во время управляющих импульсов и, соответственно, значений выходных параметров лазеров. При этом управление выходными параметрами возможно в широких пределах при вариациях момента приложения управляющего импульса, его длительности и амплитуды.
При малой амплитуде импульсов управления мощность, вводимая в активную среду, будет изменяться несущественно, в результате тепловой режим