Диссертация (1104104), страница 20
Текст из файла (страница 20)
3.16.P+1201008060До разрыва:После разрыва:линейныйN = 0.1N = 0.2N = 0.3N = 0.4N = 0.5N = 0.6N = 0.7N = 0.8N = 0.9N = 1.0N = 2.00.60.84020G = 400-20P-400.50.70.911.11.21.31.41.5σÐèñ. 3.16. Ðàñïðåäåëåíèå ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî P+ è ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî P− äàâëåíèé íà îñè ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ â èìïóëüñíîì ïîëå ïðè G = 40.ýíåðãèè èìïóëüñà íà îáðàçîâàâøåìñÿ ðàçðûâå.  ñëó÷àå ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ ôîêàëüíàÿ îáëàñòü P+ èìïóëüñíîãî ïîëÿ ñ ðîñòîì ïàðàìåòðà N âñ¼ âðåìÿ ñìåùàëàñü â ñòîðîíó îòèçëó÷àòåëÿ. Ðàçëè÷èå â òðàåêòîðèÿõ ìàêñèìóìà ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ P+ïîçâîëÿåò ñäåëàòü âûâîä, ÷òî âëèÿíèå íåëèíåéíîé ðåôðàêöèè, äåôîêóñèðóþùåé ïó÷îê, âïîëÿõ ãàóññîâûõ èñòî÷íèêîâ ÿâëÿåòñÿ äîìèíèðóþùèì; â ñëó÷àå ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿñòðóêòóðà ôîêàëüíîé îáëàñòè â ðàâíîé ìåðå îïðåäåëÿåòñÿ êàê ïðîÿâëåíèåì íåëèíåéíîé79ðåôðàêöèè, òàê è íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ.
Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî â ñëó÷àå ãàóññîâñêîéàïîäèçàöèè äàâëåíèå íà îñè ïó÷êà èçíà÷àëüíî âûøå, ÷åì íà ïåðèôåðèè, è ïîñëå îáðàçîâàíèÿ ðàçðûâà ñêîðîñòü ôðîíòà öåíòðàëüíîé ÷àñòè ïó÷êà ñóùåñòâåííî ïðåâûøàåò ñêîðîñòüôðîíòà íà êðàÿõ ïó÷êà - ïðîèñõîäèò äåôîêóñèðîâêà.  ïîëÿõ ïîðøíåâûõ èñòî÷íèêîâ íåëèíåéíûå ýôôåêòû èãðàþò âàæíóþ ðîëü ïî âñåé àïåðòóðå ïó÷êà, à íå òîëüêî â öåíòðàëüíîé ÷àñòè, ïîýòîìó èçìåíåíèå ñêîðîñòè âîëíîâîãî ôðîíòà ïðîèñõîäèò áîëåå ðàâíîìåðíîâ ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè ïó÷êà, íî âëèÿíèå íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ ýíåðãèè âîëíû íàðàçðûâàõ âîçðàñòàåò.Èíòåðåñíûå îñîáåííîñòè íàáëþäàþòñÿ ïðè ñèëüíîé ôîêóñèðîâêå èìïóëüñíîãî ïó÷êà,êîãäà âëèÿíèå íåëèíåéíîé ðåôðàêöèè ñòàíîâèòñÿ áîëåå ñóùåñòâåííûì. Íà ðèñ.
3.16 ïîêàçàíû ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâûõ äàâëåíèé íà îñè ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ â èìïóëüñíîì ïîëåïðè G = 40. Äî îáðàçîâàíèÿ ðàçðûâà ñìåùåíèå ôîêóñà P+ ÿâëÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíûì îòêëîíåíèå îò ãåîìåòðè÷åñêîãî ôîêóñà ( σ = 1) íå ïðåâûøàåò 3% ôîêóñíîé äëèíû. Îäíàêî ïîñëå òîãî, êàê â ïðîôèëå èìïóëüñà îáðàçóåòñÿ ðàçðûâ, ôîêàëüíàÿ îáëàñòü ñèëüíîóøèðÿåòñÿ, äîñòèãàÿ â ïðîäîëüíîì íàïðàâëåíèè 30% îò ôîêàëüíîé äëèíû, ïðè ýòîì ñïàääàâëåíèÿ íà ïðîòÿæåíèè ôîêàëüíîé îáëàñòè íåçíà÷èòåëåí - íà÷èíàÿ ñ N = 0.6 ðàñïðåäåëåíèÿ â îáëàñòè ìàêñèìóìà P+ âûõîäÿò íà ïëàòî (ðèñ. 3.16). Ïðè ñèëüíîì ïðîÿâëåíèèíåëèíåéíûõ ýôôåêòîâ (êðèâàÿ ïðè N = 2.0) ìàêñèìóì P+ äîñòèãàåòñÿ äî ãåîìåòðè÷åñêîãî ôîêóñà - îêàçûâàåòñÿ ñóùåñòâåííûì íåëèíåéíîå ïîãëîùåíèå ýíåðãèè íà ðàçðûâå,îäíàêî çàòåì ïðîèñõîäèò î÷åíü ïëàâíûé ñïàä ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ âñëåäñòâèå ïðîÿâëåíèÿ íåëèíåéíîé ðåôðàêöèè. Òàêèì îáðàçîì, âëèÿíèå íåëèíåéíûõ ýôôåêòîâñóùåñòâåííî èçìåíÿåò ðàñïðåäåëåíèå ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñëèíåéíûì ñëó÷àåì.
Èçìåíåíèÿ â ðàñïðåäåëåíèè ïèêîâîãî îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèÿ P− ñðîñòîì àìïëèòóäû èìïóëüñà íà èçëó÷àòåëå (ïàðàìåòðà N ) òàêæå äîñòàòî÷íî ñèëüíûå, íîáîëåå ïðåäñêàçóåìûå - ôîêàëüíàÿ îáëàñòü P− ìåäëåííî ñìåùàåòñÿ ê èçëó÷àòåëþ, à |P− |ìîíîòîííî óìåíüøàåòñÿ (ðèñ. 3.15, 3.16).Ïðîâåä¼ì òåïåðü ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ýôôåêòèâíîñòè ôîêóñèðîâêè èìïóëüñíîãîè ïåðèîäè÷åñêîãî ïîëåé â ñëó÷àå ãàóññîâñêîãî è ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëåé ïðè îäèíàêîâîìóãëå ôîêóñèðîâêå (ïàðàìåòð G) è àìïëèòóäå äàâëåíèÿ p0 íà èñòî÷íèêå (ïàðàìåòð N ).Òàêîå ñðàâíåíèå, êîíå÷íî, áóäåò óñëîâíûì, ïîñêîëüêó ïîðøíåâîé èçëó÷àòåëü ïðè òîé æåàìïëèòóäå äàâëåíèÿ áóäåò çàïèòàí áîëüøåé ìîùíîñòüþ, ÷åì ãàóññîâñêèé. Îäíàêî âûáîðîäèíàêîâîé àìïëèòóäû äàâëåíèÿ íà èñòî÷íèêàõ îáóñëîâëåí òåì, ÷òî â ëèíåéíîì ñëó÷àå âîâñåõ ÷åòûð¼õ ïîëÿ ïðîôèëè âîëí è àìïëèòóäà ïîëÿ â ãåîìåòðè÷åñêîì ôîêóñå îäèíàêîâû.Èìåííî òàê â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå ïðîâîäèëîñü ñðàâíåíèå ïåðèîäè÷åñêèõ è èìïóëüñíûõ ïîëåé äëÿ ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ.Íà ðèñ.
3.17 ïîêàçàíû îñåâûå ðàñïðåäåëåíèÿ ïèêîâûõ äàâëåíèé P+ è P− äëÿ âñåõâûøåïåðå÷èñëåííûõ ÷åòûð¼õ ïîëåé; ðàñïðåäåëåíèÿ äëÿ ïåðèîäè÷åñêîãî ïîëÿ ïîêàçàíûïóíêòèðîì, èìïóëüñíîãî - ñïëîøíûìè ëèíèÿìè; ãàóññîâñêîìó èçëó÷àòåëþ ñîîòâåòñòâó80(а)15(б)40G = 10N = 0.0p/p010302051000-5-10импульссинус-10-20поршеньгаусс-1500.5-30σ11.5-400.520импульссинус15поршеньгауссσ11.5(г)G = 10N = 0.5p/p025G = 40N = 0.5p/p01008060104052000-5-200300.511501(д)(е)80G = 10N = 1.0p/p01.5G = 40N = 1.060поршеньгаусс100.5σимпульссинус201.5σp/p0254020500-5-100(в)30-10G = 40N = 0.0p/p000.5σ11.5-2000.5σ11.5Ðèñ.
3.17. Ðàñïðåäåëåíèÿ P+ è P− íà îñè èçëó÷àòåëÿ - ãàóññîâñêîãî (ñèíèå êðèâûå) è ïîðøíåâîãî (êðàñíûå êðèâûå). Ðàñïðåäåëåíèÿ ïîñòðîåíû äëÿ èìïóëüñíîãî (ñïëîøíûå ëèíèè) èïåðèîäè÷åñêîãî (ïóíêòèðíûå ëèíèè) ïîëåé ïðè G = 10 (à, â, ä) è G = 40 (á, ã, å).& åò ò¼ìíî-ñèíèé öâåò, ïîðøíåâîìó - êðàñíûé. Ðàñïðåäåëåíèÿ ïîñòðîåíû äëÿ äâóõ çíà÷åíèé äèôðàêöèîííîãî ïàðàìåòðà ( G = 10 è G = 40) â ëèíåéíîì ñëó÷àå N = 0.0 (à, á);â ñëó÷àå N = 0.5 (â, ã), êîãäà â îáîèõ ïîëÿõ ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ òîëüêî îáðàçîâàëñÿ ðàçðûâ; è â ñëó÷àå ñèëüíîé íåëèíåéíîñòèïðè N = 1.0 (ä, å), êîãäà âî âñåõ ïîëÿõ íàáëþäàþòñÿ ðàçâèòûå ðàçðûâû. Õîðîøî âèäíî, ÷òîG = 40, N = 0.5100 p/p01âîëíîâûõ ïåðèîäè÷åñêèõ ïîëÿõ äîñòèãàþòñÿ áîíûõ ïîëÿõ (ðèñ. 3.17 (â, ã, ä, å)), òî åñòü ôîêóñèðîâêà ïåðèîäè÷åñêèõ ïîëåé ÿâëÿåòñÿ ïðåäïî÷òèòåëüíîé äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêèõ çíà÷åíèéσ = 0.93770íè ïðîÿâëåíèÿ íåëèíåéíûõ ýôôåêòîâ â óäàðíîëåå âûñîêèå óðîâíè P+ è |P− |, ÷åì â èìïóëüñσ = 0.949950íåçàâèñèìî îò àïîäèçàöèè èçëó÷àòåëÿ è ñòåïåσ = 0.943823456ΘÐèñ.
3.18. Ïðîôèëè îäíîãî ïåðèîäà ïåðèîäè÷åñêîé âîëíû íà îñè ïîðøíåâîãîèçëó÷àòåëÿ â îáëàñòè ïèêà ïðè G = 40,N = 0.5.ïèêîâûõ äàâëåíèé. Âòîðîé âàæíîé îñîáåííîñòüþ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî ôîêàëüíàÿ îáëàñòü â ïîëÿõ ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ øèðå, ÷åì â ñëó÷àå ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ - ýòà îñîáåííîñòüïðîÿâëÿåòñÿ óæå â ëèíåéíûõ ïîëÿõ.82(а)синусNP+/Gимпульс4G = 103G = 40210(б)0.8N|P- |/GÒàêèì îáðàçîì, åñëè åñòü öåëü ñôîêóñèðîâàòü àêóñòè÷åñêèé ïó÷îê â ôîêàëüíóþ îáëàñòü ìàëûõ ðàçìåðîâ, òî ïðåèìóùåñòâåííîèñïîëüçîâàòü ôîêóñèðîâàííîå ïåðèîäè÷åñêîåïîëå ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ.
Ïåðèîäè÷åñêèåïîëÿ ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ ìîãóò èìåòü ðåçêèå è óçêèå ïèêè â ðàñïðåäåëåíèè P+ â äîôîêàëüíîé îáëàñòè - ïðèìåð òàêîé ñòðóêòóðûõîðîøî âèäåí íà ðèñ. 3.17 (ã). Ïðè÷èíîé îáðàçîâàíèÿ òàêèõ ïèêîâ ÿâëÿåòñÿ ñëèÿíèå äâóõðàçðûâîâ íà îäíîì ïåðèîäå âîëíû â åäèíûéóäàðíûé ôðîíò è, êàê ñëåäñòâèå, ðåçêîå âîçðàñòàíèå íåëèíåéíîãî ïîãëîùåíèÿ è áûñòðîåçàòóõàíèå ïèêà (ñì. ðèñ.
3.18). ñèëüíî ñôîêóñèðîâàííûõ íåëèíåéíûõïîëÿõ (ðèñ. 3.17 (ã, å)) â ñëó÷àå ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ äîñòèãàþòñÿ áîëüøèå çíà÷åíèÿïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ ïåðèîäè÷åñêîãî è èìïóëüñíîãî ïîëåé ïî ñðàâíåíèþ ñïîðøíåâûì èçëó÷àòåëåì. Ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü òåì, ÷òî â ñëó÷àå ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ íåëèíåéíûå ýôôåêòû ñóùåñòâåííû âäîëü0.60.40.2001N23Ðèñ.
3.19. Êðèâûå íàñûùåíèÿ ïèêîâûõ ïîëîæèòåëüíîãî (à) è îòðèöàòåëüíîãî (á)äàâëåíèé äëÿ èìïóëüñíîãî (ñïëîøíûå ëèíèè) è ïåðèîäè÷åñêîãî (ïóíêòèðíûå ëèíèè) ïîëåé ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ. Êðèâûå ñòðîèëèñü äëÿ òî÷åê ìàêñèìóìà P+ è|P− |, ñîîòâåòñòâåííî.âñåãî ïîïåðå÷íîãî ðàäèóñà èçëó÷àòåëÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê áîëåå ñèëüíîìó íåëèíåéíîìó ïîãëîùåíèþ ýíåðãèè íà ðàçðûâàõ âîëíû è, êàê ñëåäñòâèå, ê ìåíüøèì çíà÷åíèÿì ïèêîâîãîïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ â ôîêóñå.Óêàçàííûå âûøå îñîáåííîñòè ïðîñòðàíñòâåííîé ñòðóêòóðû è âåëè÷èí ïðåäåëüíûõïàðàìåòðîâ ôîêóñèðîâàííûõ ïîëåé â çàâèñèìîñòè îò àïîäèçàöèè èçëó÷àòåëÿ ïîçâîëÿþòñäåëàòü âûâîä, ÷òî èçëó÷àòåëè ñ ãàóññîâñêîé ïðîñòðàíñòâåííîé àïîäèçàöèåé ëó÷øå ïîäõîäÿò äëÿ äîñòèæåíèÿ âûñîêèõ çíà÷åíèé ïèêîâûõ äàâëåíèé â ìàëîé ôîêàëüíîé îáëàñòè,÷åì ïîðøíåâûå èçëó÷àòåëè.Êðèâûå íàñûùåíèÿ ïèêîâûõ ïîëîæèòåëüíîãî è îòðèöàòåëüíîãî äàâëåíèé äëÿ ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ ïîêàçàíû íà ðèñ. 3.19.
 îòëè÷èå îò êðèâûõ íàñûùåíèÿ ïèêîâîãî ïîëîæèòåëüíîãî äàâëåíèÿ äëÿ ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ (ðèñ. 3.9 (à)), àíàëîãè÷íûå êðèâûåâ ñëó÷àå ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ îêàçàëèñü ðàçëè÷íûìè äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé äèôðàêöèîííîãî ïàðàìåòðà G. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðåäåëüíûå âåëè÷èíû ïèêîâûõ äàâëåíèé ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ áóäóò çàâèñåòü îò íà÷àëüíîé äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà èëè ÷àñòîòû ãàðìîíè÷åñêîãî ñèãíàëà.
Ñòîèò îòìåòèòü, ÷òî ïðè G = 40 ïèêîâîå ïîëîæèòåëüíîå äàâëåíèåèìïóëüñíîãî ïîëÿ äîñòèãàåò íàñûùåíèÿ ñðàçó ïîñëå îáðàçîâàíèÿ ðàçðûâà. Êðèâûå íàñûùåíèÿ ïèêîâûõ îòðèöàòåëüíûõ äàâëåíèé îòëè÷àþòñÿ äëÿ ïåðèîäè÷åñêîãî è èìïóëüñíîãîïîëåé íå ñòîëü ñóùåñòâåííî, êàê â ñëó÷àå P+ íàáëþäàåìîå ðàçëè÷èå íå ïðåâûøàåò 35%.Óðîâíè |P− | â ïîëå ïîðøíåâîãî èçëó÷àòåëÿ íàõîäÿòñÿ íèæå ñîîòâåòñòâóþùèõ óðîâíåé âïîëå ãàóññîâñêîãî èçëó÷àòåëÿ (ðèñ. 3.9 (á)).3.5. Âçàèìîäåéñòâèå ñëàáûõ óäàðíûõ ôðîíòîâ àêóñòè÷åñêîéâîëíû ïðè ôîêóñèðîâêåÊàê áûëî ïîêàçàíî â ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå, ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè àêóñòè÷åñêîéâîëíû, ñîäåðæàùåé ðàçðûâû, âîçìîæíà ñèòóàöèÿ, êîãäà óäàðíûå ôðîíòû ýòîé âîëíû áóäóò âçàèìîäåéñòâîâàòü äðóã ñ äðóãîì (ðèñ. 3.18). Äëÿ íàáëþäåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ â ïîëÿõïåðèîäè÷åñêèõ âîëí íóæíî, ÷òîáû ðàçðûâ â ïðîôèëå ïåðèîäè÷åñêîé âîëíû ôîðìèðîâàëñÿ â îáëàñòè ïðåäïîñëåäíåãî ìàêñèìóìà äàâëåíèÿ íà îñè èçëó÷àòåëÿ, òîãäà â îáëàñòè ïîñëåäíåãî ìàêñèìóìà ïðÿìàÿ âîëíà èíòåðôåðèðóåò ñ êðàåâîé âîëíîé îáðàòíîé ïîëÿðíîñòè,â êîòîðîé ðàçðûâ îáðàçóåòñÿ â äðóãîé òî÷êå ïðîôèëÿ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
