Процессы генерации в движущихся лазерно-активных средах и возможности управления динамическими режимами работы лазеров

• Автор: Федосеев, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 263 с. : ил.

Глава 1. Исследование генерационных характеристик в движущейся активной среде газодинамического С02 лазера с длиной волны 10,6 мкм
1.1. Практическая реализация и расчетные модели ГДЛ (обзор)
1.2. Экспериментальная установка с СО2 ГДЛ и ее основные характеристики
1.3. Экспериментальное определение параметров
сверхзвукового потока активной среды
1.3.1. Измерение скорости потока ГДЛ с помощью оптической метки
1.3.2. Определение населенностей колебательных уровней и плотности молекул азота методом комбинационного рассеяния света
1.3.3. Методика исследования насыщения коэффициента усиления
1.3.4. Определение эффективности съема энергии в резонаторе
1.3.5. Основные характеристики активной среды. Сравнение двух вариантов ГДЛ
1.4. Характеристики насыщения активной среды
1.4.1. Модель активной среды и резонатора
1.4.2. Насыщение среднего коэффициента усиления
1.4.3. Насыщение остаточного коэффициента усиления
1.4.4. Экспериментальная диагностика активной среды
по измеренным параметрам насыщения
1.5. Методика оптимизации резонатора и ее экспериментальная проверка
1.6. Основные результаты главы
Глава 2. Экспериментальное получение и исследование активной среды с высокой степенью колебательной неравновесности в системе уровней связанных мод СО2
2.1. Возможность получения инверсной населенности на переходах между уровнями связанных мод. Экспериментальное осуществление генерации с длиной волны 18,4 мкм (обзор)
2.2. Оценка энергетических характеристик длинноволнового С02 лазера
2.3. Экспериментальная реализация и исследование характеристик лазера
на связанных модах С02
2.4. Экспериментальное изучение длинноволновых лазерных переходов
2.4.1. Генерация на 0-ветви перехода 03'0-10°0 (2=18,4 мкм)

в смесях с различными газами
2.4.2. Спектр генерации в неселективном резонаторе
2.4.3. Перестройка длин волн генерации в селективном резонаторе
2.5. Определение населенностей колебательных уровней и температуры
газа по коэффициентам усиления на длинноволновых переходах
2.6. Генерация длинноволнового СО2 лазера в режиме модуляции добротности
2.7. Кинетическое охлаждение газа при поглощении резонансного излучения
2.8. Одновременная генерация на переходах с 1=10,6 мкм и 1=18,4 мкм
2.9. Основные результаты главы
Глава 3. Автоколебательная неустойчивость и автомодуляционные режимы генерации в быстропроточном лазере
3.3. Автоколебательная неустойчивость стационарной
генерации в быстропроточном лазере (обзор)
3.2. Физические механизмы возникновения автоколебательной неустойчивости стационарной генерации в БПЛ с неустойчивым резонатором
3.2.1.Расчетная модель и основные уравнения
3.2.2. Аналитическая модель для слабонеоднородной системы
3.2.3. Релаксационные автоколебания
3.2.4. Краевые пролётные автоколебания
3.2.5. Внутренние пролетные автоколебания
3.2.6. Трансформация возмущений при переходе в стадию насыщения
3.3. Автоколебательная неустойчивость в системе неустойчивый резонатор -многопроходный усилитель
3.3.1. Структура мод возмущений
3.3.2. Влияние протяженности промежуточной зоны между усилителем
и генератором на раскачку автоколебаний
3.4. Моды автоколебательных возмущений в двухкомпонентной
активной среде
3.5. Насыщенные режимы генерации в неустойчивом резонаторе с неоднородным возбуждением
3.6. Хаотическая генерация в неустойчивом резонаторе БПЛ с
неоднородной накачкой
3.6.1. Условия реализации режимов хаотической генерации

3.6.2. Сценарий развития хаоса
3.6.3. Фурье-спектры интенсивности
3.6.4. Размерности аттракторов
3.7. Основные результаты главы
Глава 4. Методы управления динамическими режимами генерации БПЛ
4.1. Технологические применения и характеристики
молекулярных БПЛ (обзор)
4.2. Особенности моделей, использованных для изучения
динамических режимов генерации
4.2.1. Модель активной среды С02 БПЛ
4.2.2. Моделирование влияния допороговой стадии генерации
4.2.3. Расчет неоднородного насыщающего поля в
многопроходном усилителе
4.3. Управление режимами генерации в БПЛ с неустойчивым резонатором
4.3.1. Управление режимом путем изменения профиля накачки
4.3.2. Динамика генерации в различных рабочих
смесях С02 - N2 -Не (Н20)
4.3.4. Переключение режимов генерации в неустойчивом резонаторе
с неоднородными потерями
4.4. Динамические режимы генерации в системах типа генератор-усилитель
4.4.1. Система неустойчивый резонатор-многопроходный усилитель
4.4.2. Управление режимами генерации С02 лазера в системе устойчивый резонатор-усилитель
4.5. Оптические системы БПЛ с управляемой глубиной модуляции
4.5.1. Возможности управления глубиной модуляции в системе генератор-усилитель
4.5.2. Управление параметрами генерации в системе из двух неустойчивых резонаторов
4.6. Основные результаты главы
Основные результаты и выводы диссертации
Литература
Список работ автора по теме диссертации

масштаб вертикальной шкалы оказывается определенным в единицах удельной генерируемой мощности, что и позволяет находить ее для любой величины потерь.
В рамках принятой расчетной модели можно получить следующее общее выражение для параметра насыщения:

К л,
+х,н-С,
(1.20)
где %!, <р, н свою очередь, определяются выражениями:

1 1-2а + Р
2 2^(1 +Р)2 -4ар ’
1-еХр(-Л;Н )
С
х, х,-в(а~А,)
а-А0] А°! (pH - 2А°1)

А2 ~А]
А(1Н

1 о а-А} 2° Л2)
На рис. 1.27 приведены графики зависимости величины м>0 = аТ0/Ьу от нормированной ширины пучка для смесей с различным содержанием излучающей компоненты для р =0,03 и 0=0,1. Пунктиром показан результат расчета для а =0,2, 0=0,1 и /1=0. Из графиков видно, что параметр насыщения существенно зависит от ширины
пучка. Влияние релаксации в данном ,
; к Рис. 1.27. Зависимость параметра насыщения среднего
примере сказывается лишь при аН > 20. усиления - о10 ! /п/ от нормированной длины пучка
Рассмотрим особенности опре- вдоль потока аН ~ (X ИIV / V. Параметром кривых
является величина СС . Экспериментальные точки полуделения параметра насыщения в неко- ц£Ш дм сжси с а =0 2 торых характерных условиях работы резонатора ГДЛ
1. Пучок малой ширины ( Я «7). В этом случае можно пренебречь релаксацией и использовать соотношение (1.20), которое дает
? 2Ьу V о ~
а п
(1.21)