Процессы генерации в движущихся лазерно-активных средах и возможности управления динамическими режимами работы лазеров (1097847), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработаны физические основы методов управления динамическими режимами генерации БПЛ с использованием нелинейно-динамических явлений в движущихся средах.По ряду разработанных способов и устройств получены патенты. Это относится к способу измерения скорости потока [5], к способу получения активной среды свысокой степенью неравновесности и соответствующему устройству [13], к способамполучения импульсно-периодической генерации [23], [24], [28].Защищаемые положения1.
Предложенный и реализованный газодинамический СО2 лазер модульнойконструкции с большой длиной усиления позволяет исследовать процессы генерациив широком диапазоне параметров рабочих смесей, в том числе на переходах с малымикоэффициентами усиления.2. Разработанный способ создания активной среды молекул СО2 с экстремальновысокой степенью колебательной неравновесности и глубоким охлаждением газа по-7зволяет получать информацию о молекулярно-кинетических процессах, а также существенно расширяет набор лазерных переходов.3. Результаты экспериментального исследования «комбинированного» лазера содновременной генерацией на переходах с λ=10,6 и 18,4 мкм молекулы СО2. Механизм кинетического охлаждения молекулярного газа при поглощении резонансногоизлучения, обусловленный ангармонизмом колебательных уровней.4. В БПЛ с неустойчивым резонатором существуют различные физические механизмы автоколебательной неустойчивости, которые приводят к возбуждению разных по своим характеристикам типов автоколебаний.
Моды автоколебательных возмущений могут взаимодействовать между собой, что существенно изменяет их свойства. Подобные моды возмущений существуют и в системе генератор - многопроходный усилитель.5. Раскачка автоколебаний в области неустойчивости приводит к формированию различных установившихся автомодуляционных регулярных или хаотическихрежимов генерации. Сценарий развития хаоса характеризуется перестройкой аттрактора, сопровождающейся изменением его размерности.6.
Результаты исследований механизмов неустойчивости и нелинейнодинамических явлений создают физические основы методов управления динамическими режимами генерации лазеров с движущейся средой.Практическая ценность результатов работы1. Полный комплекс экспериментальных методов диагностики потоков молекулярных активных сред может найти применение в разработках технологических лазеров, в том числе для оптимизации параметров резонаторов.2. Лазерный источник на длинноволновых переходах в диапазоне 16 – 21 мкм сперестройкой по отдельным колебательно-вращательным линиям может быть использован для диагностики сред, содержащих молекулы СО2, а также в разнообразныхприложениях молекулярной спектроскопии, физики полупроводников и лазерной фотохимии, включая разделение изотопов.3.
Результаты исследований физических механизмов автоколебательной неустойчивости в быстропроточных лазерах могут использоваться для стабилизации стационарной генерации в действующих лазерах и должны учитываться при разработкеновых типов БПЛ.4. Разработанные методы управления временными характеристиками излучения мощных БПЛ с различными типами резонаторных системам позволяют эффек-8тивно переключать режимы генерации, благодаря чему расширяются возможностипрактических применений таких лазеров.Апробация работы.
Основные результаты исследований, представленных вдиссертации, были доложены и обсуждены на следующих научных конференциях ишколах-семинарах: VIII Международный коллоквиум по газодинамике взрывов (НьюЙорк., 1981); XI Всесоюзная конференции по когерентной и нелинейной оптике (Ереван -1982 ); I-IV Всесоюзные конференции «Кинетические и газодинамические процессы в неравновесных средах» (Москва, МГУ – 1982, 1984, 1986, 1988); VIII и IXМеждународные конференции «Инфракрасные и миллиметровые волны» (Марсель,1983, Такарацука 1984); II Всесоюзная конференция "Теоретическая и прикладная оптика" (Ленинград, 1986); V Международная конференция по технологическим лазерами их применениям (Шатура, 1995); XII, и XV Международные симпозиумы «Проточные, химические и мощные лазеры» (Санкт-Петербург 1998; Прага, 2004); V Международная школа “ХАОС-98” (Саратов, 1998); Международная конференция «Фундаментальные проблемы физики» (Саратов, 2000); Международный конгресс “Оптика XXI век”, Санкт-Петербург, 2000); VII международная конференция «Лазерные и лазерно-информационные технологии-2001» (Суздаль, 2001); Международная конференция по лазерам, их применениям и технологиям-2002: усовершенствованные лазеры и лазерные системы (Москва, 2002), Международная конференция по лазерам, ихприменениям и технологиям-2005: мощные лазеры и их применения (СанктПетербург, 2005).Публикации.
По результатам диссертационной работы опубликовано 62 печатная работа, в том числе 27 статей в реферируемых журналах (Письма в ЖТФ,Квантовая электроника, Оптика и спектроскопия, Журнал прикладной спектроскопии,Вестник Московского университета и др.), 5 авторских свидетельств и патентов опубликованы в Бюллетенях изобретений и 30 работ опубликовано в сборниках трудов научных конференций и препринтах. Более подробное изложение прикладных аспектовисследований содержится в 12 отчетах по договорным научно-исследовательским работам, выполнявшихся при непосредственном участии автора. Основные результатыдиссертации опубликованы в работах, список которых приведен в конце автореферата.Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации оригинальные результаты получены автором лично или при его непосредственном участии.
Автор осуществлял выбор объектов исследований, разработку методов измерений, постановку ипроведение экспериментов, построение расчетных моделей, анализ результатов.9Структура и состав диссертации. Диссертация состоит из введения и четырехглав. В заключении сформулированы основные выводы работы. Каждая глава снабжена кратким предисловием, в котором характеризуется направление проводимых исследований и приводится содержание отдельных разделов главы. Первый раздел каждой главы содержит краткий литературный обзор состояния вопроса на момент исследований, в последнем разделе сформулированы основные научные результаты главы.В конце диссертации приведены списки литературы: список цитируемой литературы(239 ссылок), работы автора по теме диссертации (62 ссылки), перечень отчетов подоговорным научно-исследовательским работам (12 наименований).
Общий объемдиссертации составляет 263 страницы, диссертация содержит 159 рисунков и 8 таблиц.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обсуждается актуальность темы исследований, сформулированыцели, задачи, научная новизна, практическая ценность работы и защищаемые положения, приведена краткая аннотация содержания глав.Первая глава посвящена экспериментальному изучению влияния движения активной среды на характеристики проточного лазера, включая особенности съема энергии в резонаторе.
В качестве объекта исследования взят газодинамический лазер насмеси СО2-N2, в котором, благодаря малому времени пролета среды через резонатор( τ f ~10-4с), эффекты движения среды проявляются наиболее сильно. В литературномобзоре рассматриваются типовые системы ГДЛ, включая варианты с подмешиваниемСО2 в поток колебательно-возбужденного азота. Анализируются основные теоретические подходы к расчету характеристик ГДЛ и их оптимизации. Отмечается в частности, что многофакторная совместная оптимизация параметров активной среды и резонатора, проводившаяся на основе численных расчетов для конкретных ГДЛ, не позволяет установить общие закономерности энергосъема в резонаторе и выявить влияниеего отдельных параметров.Приводится описание созданного экспериментального образца СО2 ГДЛ с импульсным электродуговым нагревом газа, предназначенного для диагностических исследований и моделирующего процессы в мощных ГДЛ.
Использована оригинальнаямодульная конструкция камеры нагрева и сопловых блоков, состоящая из набора секций, последовательно расположенных вдоль оптического канала. Увеличение числа10секций позволяет получать, в принципе, любую длинуусиления, что дает возможность исследовать характеристики переходов с малыми коэффициентами усиления. Вэкспериментах использовались, как правило, 4 секции собщей длиной усиления 40 см. Установка работала как вобычном варианте, так и в схеме с подмешиванием СО2 иобеспечивала широкий диапазон возможных измененийРис.1 Давление газа в форкамере (вверху, 4,5 атм/дел.)и мощность генерации (внизу, 140 Вт/дел).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
