Исследование кинетики возбуждения импульсных газоразрядных лазеров на парах металлов в продольном и поперечном разрядах с применением автомодельных решений

• Автор: Кравченко, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ИМПУЛЬСНЫХ

ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАЗЕРОВ (ИГЛ) НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ.

1.1 Аналитические исследования ИГЛ.

1.1.1 ИГЛ на самоограниченных переходах атомов металлов.

1.1.2 ИГЛ на парах металлов с накачкой перезарядкой.

1.2 Численные методы исследования ИГЛ в импульснопериодическом режиме.

1.3 Метод физического моделирования ИГЛ.

ВЫВОДЫ.
2. АВТОМОДЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ КИНЕТИКИ ИГЛ.
2.1 Аналитический метод моделирования лазеров на парах металлов с продольным разрядом.
2.2 Масштабные преобразования и автомодельные решения кинетических уравнений, описывающих развитие плазмы разряда ИГЛ на парах металлов.
2.3 Расчет электрических характеристик плазмы продольного разряда импульсно-периодических газоразрядных лазеров.
ВЫВОДЫ.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ РАЗРЯДОВ ИГЛ С ОДНОЙ АКТИВНОЙ СРЕДОЙ И С РАЗЛИЧНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ НАКАЧКИ.
3.1 Исследование импульсных разрядов с обостряющей емкостью.
3.2 Исследование импульсных разрядов с емкостным

накопителем энергии и импульсным трансформатором.
3.3 Исследование разрядов с индуктивным накопителем энергии.
ВЫВОДЫ.
4. АВТОМОДЕЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОГО УРАВНЕНИЯ БОЛЬЦМАНА ДЛЯ ФУНКЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ЭНЕРГИЯМ (ФРЭЭ) В ПЛАЗМЕ ИГЛ.
4.1 ФРЭЭ в плазме ИГЛ с продольным разрядом в течение импульса накачки.
4.1.1 Масштабные преобразования ФРЭЭ в импульсе накачки.
4.1.2 Расчет квазистационарной ФРЭЭ при скачкообразном изменении электрического поля на плазме газового разряда.
4.2 Динамика ФРЭЭ в импульсе накачки.
4.3 Масштабные преобразования ФРЭЭ с самостоятельным поперечным СВЧ разрядом.
ВЫВОДЫ.
5. ИНВЕРСНАЯ ЗАСЕЛЕННОСТЬ В ИОННЫХ СПЕКТРАХ ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ПРИ НАКАЧКЕ ПЕРЕЗАРЯДКОЙ В ИМПУЛЬСНОМ РАЗРЯДЕ С ПОЛЫМ КАТОДОМ (РПК).
5.1. Механизмы формирования плазмы отрицательного свечения (ОС) в РПК.
5.2. Распределение электронов по энергиям в смеси газов.
5.3. Преимущества накачки перезарядкой ионных уровней металлов в ОС РПК.
5.3.1. Скорость накачки ионных уровней в плазме лазеров на парах металлов.

5.3.2. Парциальная скорость накачки ионных уровней
перезарядкой.
5.4. Расчетная модель кинетики накачки ионных лазерных переходов в ОС РПК.
5.4.1. Оптимальные условия разряда. Кинетические
уравнения.
5.4.2. Расчет парциальных коэффициентов для
несимметричной перезарядки.
5.4.3. Расчет констант скоростей столкновений 1-го и 2-го рода ионов рабочего вещества с электронами.
5.4.4. Расчет ненасыщенного коэффициента усиления
переходов.
5.5. Результаты расчета динамики инверсии и новые лазерные переходы.
ВЫВОДЫ.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
Список литературы.

симметрию уравнений кинетики, описывающих развитие плазмы разряда. Внешняя симметрия плазмы ИГЛ проявляется в том, что динамика параметров плазмы и излучения различных ИГЛ подобны при использовании одинаковых схем накачки.
В монографиях [13, 76-78] понятие симметричных свойств уравнений связывается с операциями или инвариантными преобразованиями уравнений. Однако в общем смысле понятие симметричных свойств (симметрии) гораздо шире и его можно понимать как неизменность (инвариантность) каких-либо свойств материального объекта, уравнений по отношению к преобразованиям, операциям, выполняемым над этим объектом. Среди множества инвариантных преобразований уравнений особый интерес имеют масштабные преобразования (сдвиг, растяжения и сжатия и др.), когда после их применения к системам уравнений, описывающих процесс, уравнения системы не меняют свой вид.
Учитывая, что на начало наших исследований (2000 г.) отсутствовал опыт применения группового анализа к исследованию дифференциальных уравнений, описывающих динамику лазеров, нами был разработан метод использования группового анализа и инвариантов для получения автомодельных решений уравнений и моделирования ИГЛ. Общая схема метода включает следующую последовательность математических операций:
1. методами, группового анализа [13, 76-78] находим группу и оператор инвариантного преобразования исходного дифференциального уравнения;
2. с помощью оператора преобразований записываем инварианты преобразования;
3. выбираем инвариант, содержащий целевую функцию, в качестве новой функции и в качестве новых независимых переменных независимые между собой инварианты не входящие в условия динамического подобия ИГЛ. (инварианты входящие в условия