Теоретическое исследование проточных газовых лазеров на каскадных переходах линейных трехатомных молекул

• Автор: Караханова, Ирина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 c. : ил

ПРЕДИСЛОВИЕ
1. Краткий обзор литературы
2. Структура и содержание диссертации
ГЛАВА I. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ НА
КАСКАДНЫХ ПЕРЕХОДАХ МОЛЕКУЛЫ С02
§ І.І.Общие условия работы проточных каскадных лазеров на колебательных переходах линейных трехатомных молекул.Элементы кинетики
§ 1.2.Основные газодинамические уравнения.Расчетные формулы для удельных энергетических характеристик каскадных лазеров
§ 1.3.Исследование каскадного С02-ГДЛ,работающего в импульсно-периодическом режиме. ,
§ 1.4.0 возможности создании каскадного С02-ГДЛ
непрерывного действия
§ 1.5. Выводы
Глава II. ПРОТОЧНЫЕ (ДОЗВУКОВЫЕ) ЛАЗЕРЫ НА КАСКАДНЫХ ПЕРЕХОДАХ МОЛЕКУЛЫ С02 С ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
§ 2.1. Описание модели разряда
§ 2.2. Исследование проточного С0?-лазера с совмещенными областями разряда и резонатора
§ 2.3. Проточный СОо-лазар с предварительным
электроразрядным возбуждением
§ 2.4. Выводы
Глава III. ИССЛЕДОВАНИЕ КАСКАДНЫХ ЛАЗЕРОВ НА ЛИНЕЙНЫХ ТРЕХАТОМНЫХ МОЛЕКУЛАХ С СЕЛЕКТИВНЫМ ТЕПЛОВЫМ ВОЗБУЖДЕНЖМ (КАСКАДНЫЕ ГДЛ НА СМЕШЕНИИ)
§ 3.1. Описание модели мгновенного смешения

§ 3.2. Расчет каскадного ГДЛ на молекулах С02
со смешением в потоке
§ 3.3. Исследование каскадного ГДЛ с селективным возбуждением на молекулах Л^О • ЮЗ
§ 3.4. Каскадный ГДЛ с селективным возбуждением
на молекулах Со%, •
§ 3.5. Выводы
ПРИЛОЖЕНИЕ: О ПОСТАНОВКЕ ЭКСПЕРИМЕНТА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВЕРОЯТНОСТЕЙ ПРОЦЕССОВ РЕЛАКСАЦИИ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ УРОВНЕЙ СПАРЕННЫХ МОД С02
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ПРЕДИСЛОВИЕ
В диссертации суммированы результаты теоретических исследований по каскадным газовым лазерам на линейных трехатомных молекулах с тепловым и электроразрядным возбуждением, проведенных автором в Отделе теоретической радиофизики Физического института им.П.Н.Лебедева АН СССР в период 1979-1983 годы и направленных на выяснение физических особенностей импульсно-периодического режима генерации, разработку эффективных методов расчета и, в конечном итоге, на проведение анализа энергетическиз возможностей систем указанных типов.
Ниже в виде краткой аннотации излагается то новое, что внесено автором диссертации в исследование проблемы каскадных лазеров ка линейных трехатомных молекулах, и основные положения, которые выносятся на защиту.
1. Сформулированы общие условия, необходимые для работы каскадных газовых лазеров с произвольным видом возбуждения, и развита методика расчета энергетических параметров двухчастотных лазеров в импульсно-периодическом режиме.
2. Предложен импульсно-периодический режим работы проточных каскадных; газовых лазеров на линейных; трехатомных молекулах, который, в отличие от осуществленного экспериментально режима, позволяет реализовать максимальный энергос"ем и КПД за счет многократного извлечения энергии из активной среды.
3. Показано, что в случае каскадных СО^-ГДЛ на смеси С02 Н20 при осуществлении оптимальных условий могут быть реализованы для длинноволнового перехода каскада ( Д =16,2

чия оптимумов на зависимостях
такие же, что и
для приведенных мощностей. Уход системы из области существования каскадной инверсии при некоторой То определяет более резкий спад Е^тах0о)с Ростом
То по сравнению с Е1таАТо). Релаксационные потери в расширяющейся части сопла незначительны, и Е^тахбьгстро растут с температурой практически по линейному закону (при полном отсутствии релаксации - экспоненциально). В то же время энергозатраты на нагрев газа в форкамере являются также линейной функцией То. Из расчетов следует,
что КЦЦ для обоих переходов при этом имеют максимумы при некоторых значениях температуры (рис.7).
Как и в обычном одночастотном СС^-ГДЛ снижение релаксационных потерь вследствие уменьшения парциального содержания углекислого газа в активной среде ведет к росту энергетических характеристик лазера. При малых количествах рабочих молекул для преобразования как можно большей части запасенной колебательной энергии в излучение необходимо, конечно, использовать весьма протяженные по потоку резонаторы. Результаты вычислений некоторых максимальных по частоте параметров каскадного СС^-ГДД в зависимости от молярной доли С02 в смеси ( ) приведены на рис.8. Сопло при этом взято такое же, что и для предыдущих расчетов. Здесь же представлена зависимость длины резонатора, необходимой для получения максимальной приведенной мощности (для предельных энергосъемов зависимость Ьтах ( Уо- ) несколько иная из-за относительного сдвига максимумов ^ ) и (
Из рисунка видно, что в области малых эта зависимость очень резкая, а длины резонатора могут достигать величин, превышающих метры, что практически вряд ли приемлемо. Видно также, что на-