Экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование физических процессов в лазерных системах на парах меди с целью улучшения удельных выходных характеристик

• Автор: Маликов, Михаил Максимович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 332 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Физическая модель и методика расчёта параметров лазера на парах меди с коаксиальной и цилиндрической разрядной камерой
1.1. Разработка физической модели лазера и расчётных программ
Введение
1.1.1. Механизм работы ЛПМ и исходные предположения
1.1.2. Схема уровней атома меди, буферного газа и модель объединения в блоки
1.1.3. Учет столкновительных и радиационных процессов
1.1.4. Система уравнений. Нульмерные приближения процессов переноса частиц, энергии и лазерного излучения
1.1.4.1. Баланс концентраций возбужденных атомов
1.1.4.2. Баланс концентраций атомарных и молекулярных ионов
1.1.4.3. Баланс энергии электронов
1.1.4.4. Развитие спектральной плотности вынужденного излучения и выходная мощность ЛПМ
1.1.4.5. Эффективные константы скоростей рождения и гибели блоков возбуждённых уровней атомов
1.1.5 Расчет констант переходов
1.1.6 Целевые функции и нагрев нейтрального газа
1.1.7. Расчет температуры газа и вставки в установившемся режиме
1.1.8. Уравнения электрической цепи
1.1.9. Метод расчета системы уравнений модели ЛПМ и описание программы
1.1.9.1. Методика численного расчета
1.1.9.2. Структура программы и описание модулей
1.2. Сравнение численных расчетов с экспериментом. Тестирование модели ЛПМ
1.3. Учёт реабсорбции линейчатого излучения в неоднородной плазме. Методика расчёта вероятностей вылета фотона

1.3.1. Вероятность вылета фотона , А^сопбО
1.3.2. Вероятность вылета фотона д(х,к0Ь), плоский слой, А'о^согЫ
1.3.3. Усреднение И|Д эффективная вероятность 9Эф
1.3.3.1. Результаты численного расчета, к0(х) убывает (« = -1)
1.3.3.2. Результаты численного расчета, к0(х) возрастает или постоянно (а>0).
Выводы по главе
ГЛАВА 2. Тепловые проблемы саморазогревных ЛПМ с разрядными камерами цилиндрической и коаксиальной геометрии
Введение
2Л. Разработка методик расчета температуры рабочего тела
ЛМП и элементов коаксиальной конструкции
2.1.1. Постановка задачи
2.1.2. Тепловые параметры цилиндрической разрядной трубки ЛПМ
2.1.3. Тепловые параметры коаксиальной разрядной камеры ЛПМ
2.1.4. Температура изолированной вставки коаксиальной камеры ЛПМ
2.2. Перегрев рабочего тела ЛПМ. Предельные энерговклады в цилиндрических и коаксиальных разрядных камерах лазера
2.3. Экспериментальное исследование тепловых характеристик коаксиальных ЛПМ. Эффект увеличения выходной мощности .
2.3.1. Экспериментальный стенд и методики измерений
2.3.2. Коаксиальная камера и результаты экспериментов
Выводы по главе
ГЛАВА 3. Численное исследование физических процессов и моделирование мощных лазеров на парах меди
3.1. Физические процессы в плазме ЛПМ
3.1.1. О влиянии некоторых кинетических процессов на результаты расчёта.

3.1.2. Динамика концентраций возбужденных атомов и физические процессы, определяющие заселённость уровней
3.1.3. Спонтанное излучение и баланс энергии электронов
3.2. Численный расчёт параметров коаксиальных ЛПМ большой
мощности
3.2.1. Физическая модель и исходные данные
3.2.2. Результаты расчёта выходных характеристик ЛПМ с коаксиальной
разрядной камерой
Выводы по главе
ГЛАВА 4. Проточные системы ЛПМ. Проблемы и предлагаемые решения
Введение
4.1. МГД самопрокачка рабочей среды импульсно-периодических электроразрядных лазеров на парах металлов
4.1.1. Физическая модель процесса самопрокачки
4.1.2. Результаты численного эксперимента
4.1.3. Оценка выходных параметров ЛПМ с быстрой самопрокачкой
рабочей смеси
4.2. Коаксиальный ЛПМ с МГД перемешиванием рабочей среды
4.2.1. Описание установки и условия эксперимента
4.2.2. Результаты экспериментов и обсуждение
Выводы по главе
ГЛАВА 5. Разработка усилителей на парах меди с повышенной пиковой мощностью и их экспериментальное исследование
Введение
5.1. Способ повышения пиковой мощности усилителя на парах
меди и его экспериментальное обоснование

здесь: и диссоциативной рекомбинации.
В уравнениях (1.24), (1.25) величины ЛСц+, + определяются как характер-
ные от стенок расстояния, на которых скорости амбиполярного диффузионного устранения ионов меди и ионов неона, соответственно, уравниваются со скоростью их гибели за счет объемных процессов (рекомбинации). Выражения для этих расстояний аналогичны (1.17), но со своим набором объёмных процессов гибели ионов:
В формулах (1.24), (1.25), (1.27), (1.28) для цилиндрической камеры лазера /?1=0, /?2 ^? и
факторы /Сц+ и /^е+ вычисляются по формулам (1.156), (1.166), где, вместо Ак, подставляются величины ЛСц+, Ар^е+, рассчитываемые по (1.27), (1.28).
В тех случаях, когда нужно определить характерный размер спада электронной концентрации возле стенки, можно воспользоваться соотношением:
(1.27)
(1.28)
/1е0*2<яе>. Для коаксиальной камеры лазера Лі*0, /?2*0, /ї°«1,5(яе). Геометрические
V к=1 к=9 у/ к=1 к =
Концентрация электронов (средняя по объёму) находится из соотношения:
(1.29)
,+ ^дие
(1.30)