Насыщение усиления в молекулярных лазерных средах с диффузией и определение их параметров в режиме генерации

• Автор: Спажакин, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 190 c. : ил

ГЛАВА I. НЕЛИНЕЙНОЕ НАСЫЩЕНИЕ УСИЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ АКТИВНЫХ СРЕД И РАСЧЕТ МОЩНОСТИ СТАЦИОНАРНОЙ ГЕНЕРАЦИИ. СБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

§1.1. Описание активной среды с помощью кинетических

(балансных) уравнений

§ 1.2. Расчеты характеристик насыщения усиления и мощности генерации молекулярных лазеров

§ 1.3. Роль диффузии молекул

§ 1.4. Определение колебательных и поступательной температур по величинам коэффициентов усиления ...

Глава II. АНАЛИЗ НАСЫЩЕНИЯ УСИЛЕНИЯ В ГАЗОВЫХ СРЕДАХ С

ДИФФУЗИЕЙ ЧАСТИЦ

§ 2.1. Простейшие модели для описания насыщения усиления в средах с диффузией

§ 2.2. Модель ограниченной неоднородной среды, взаимодействующей с пучком кругового сечения

§ 2.3. Уточненная двухуровневая модель диффузии в активной среде газового лазера

§ 2.4. Диффузия молекул в смеси с обменом энергией
возбуждения между компонентами. Роль гетерогенной релаксации на стенках кюветы
ШВА Ш. ВЛИЯНИЕ КОНЕЧНОЙ СКОРОСТИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ОБМЕНА
НА НАСЫЩЕНИЕ УСИЛЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СРЕД
§ 3.1. Расчет характеристик насыщения усиления на колебательно-вращательных переходах

§ 3.2. Экспериментальная установка и методика измерений
§ 3.3. Экспериментальное исследование распределения усиления по вращательным линиям в генерирующем
СО^-лазере
ГЛАВА ІУ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ СЪЕМА ЭНЕРЗЖ В МОЛЕКУЛЯРНОМ ЛАЗЕРЕ С УЧЕТОМ ДИФФУЗИИ И ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯ
§ 4.1. Съем энергии различными поперечными типами колебаний при наличии диффузии
§ 4.2. Экспериментальное исследование характеристик
насыщения в С02 лазере и сопоставление их с теоретическими зависимостями
§ 4.3. Оптимизация параметров резонатора
Глава V. МЕТОДЫ »ГНОСТИКИ АКТИВНОЙ СРЕДЫ С02 ЛАЗЕРА В
РЕЖИМЕ НАСЫЩЕНИЯ
§ 5.1. Диагностика по величинам коэффициентов усиления на основных полосах генерации
§ 5.2. Методика определения колебательных температур по усилению на перекрывающихся линиях различных
колебательных полос
§ 5.3. Измерение параметров среды в генерирующем С02
лазере
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время газовые электрораз-рядные лазеры непрерывного действия, в том числе молекулярные лазеры, находят широкое применение не только в научных исследованиях, но также в технике и промышленности. В связи с этим большое значение приобретает разработка более совершенных образцов этих лазеров и оптимизация их энергетических параметров. Важной составной частью этой проблемы является задача повышения эффективности съема энергии с активной среды в оптическом резонаторе лазера. Решение последней задачи требует детального изучения механизма насыщения усиления в газовых активных средах.
Используемые на практике методы расчета характеристик насыщения усиления во многих случаях недостаточно полно учитывают ряд специфических свойств, присущих реальным газоразрядным лазерам. В частности, не вполне корректно учитывается влияние диффузии возбужденных частиц в условиях пространственных неоднородностей поля излучения и активной среды, С другой стороны большинство имеющихся расчетов энергетических характеристик молекулярных лазеров выполнены для конкретных систем и в основном численными методами, вследствие чего они не выявляют общих закономерностей насыщения усиления. Распространение результатов таких расчетов на аналогичные системы обычно оказывается затруднительным.
Ввиду сложного характера физико-химических процессов в молекулярных лазерах и отсутствия точной информации о скоростях элементарных процессов при проведении расчетов энергети-

Здесь
6,8'
! г~> / /у П
~ _ С^скг ~ 02 &1 <7 _ <Х-1 ьг - 0^2 &±
4 -(^ 4
4 - Айвш. ^Ш-ФНЬЛ
Ш й„ к)япли:. 1 т .
ф=«/ Се - 6с е„ ,Сс= ехр4 /У,; $е/ У ,
9Ш - формфактор у’* линии, -£ для Р-ветви и 2£-+3
ДЛЯ Р-ветви, £Щ - ~2]' ДЛЯ Р-ветви И 4/ *£ ДЛЯ Р-ветви. Если ширины линий известны, то по абсолютному значению КУ на любой из линий, можно определить концентрацию С02. Одним из ограничений данного метода является то обстоятельство, что при выводе расчетных соотношений использовалось выражение (1.26), не учитывающее особенности колебательного распределения при низких газовых температурах. Анализ погрешности методики и выбора оптимальных значений в указанных работах не проводился.
Важно отметить, что ряд спектральных линий основных полос С02 перекрывается с линиями других переходов, и для диагностики по описываемому методу непригоден. Сведения о таких линиях даны в таблице 1.3 / 113 /. Перекрывающая линия нумеруется по верхнему колебательному уровню перехода. Последний столбец показывает вклад этой линии в усиление на центральной частоте основного перехода о^^для параметров среды,