Исследование режимов работы источника питания CuBr-лазера с согласующим импульсным автотрансформатором

В процессе исследования проводились: обзор источников литературы, существующие аналоги и их применение схемах накачки лазера, разработка компьютерной модели схемы накачки с кабельным импульсным автотрансформатором, разработка макета кабельного импульсного автотрансформатора, апробация и доработка разработанного макета, анализ полученных данных, экспериментальные исследования влиянию давления буферного газа на характеристики импульса.

РЕФЕРАТ 6

ВВЕДЕНИЕ 13

ГЛАВА 1. ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ 15
1.1 Общие сведения о лазерах на самоограниченных переходах 15
1.2 Основные этапы развития лазеров на самоограниченных переходах 18
1.3 Основные этапы развития лазеров на парах меди 21
1.4 Традиционная схема накачки лазеров на парах металлов 23

ГЛАВА 2. КАБЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 26
2.1 Импульсный трансформатор с обмоткой из коаксиального кабеля 26
2.2 Расчет элементов схемы замещения трансформатора 27
2.3 Определение числа витков, выбор материала и параметров магнитопровода 32
2.4 Влияние скорости нарастания индукции на работу сердечника 35
2.5 Конструкция «кабельного» импульсного трансформатора 38
2.6 Цели использования кабельного импульсного трансформатора 39

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КАБЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО
АВТОТРАНСФОРМАТОРА. 43
3.1 Общий вид автотрансформатора 43
3.2 Техническое задание для расчета 44
3.3 Выбор кабеля для обмотки 44
3.4 Выбор сердечника для автотрансформатора 45
3.5 Потери в сердечнике автотрансформатора 48
3.6 Моделирование схемы накачки лазера с автотрансформатором 49

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 53
4.1 Объекты и методы исследования 53
4.2 Экспериментальная часть без генерации излучения 57
4.3 Эксперименты с введением в трубку паров CuBr 68
4.4 Влияние давления в ГРТ на мощность генерации 75

ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 81
Введение 81
5.1 Предпроектный анализ 81
5.2 Инициация проекта 86
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 88
5.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 96
ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 101
Введение 101
6.1. Производственная безопасность 101
6.1.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования
6.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при проведении
исследований 106
6.2 Экологическая безопасность 115
6.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 116
6.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122

ПРИЛОЖЕНИЕ А The cable pulse transformer as an element of the laser’s power supply 127

В диссертации представлен метод повышения эффективности
возбуждения CuBr-лазера путем модификации разрядного контура. Для этого в
разрядном контуре использовался импульсный кабельный автотрансформатор.
Использование импульсного автотрансформатора, позволяет увеличить
энерговклад в активную среду до начала импульса генерации практически в
1,5-2 раза. При этом мы наблюдаем снижение общего энерговклада в среду,
порядка 15-20%. Без использования обострительного конденсатора повышения
мощности генерации не наблюдалось, несмотря на увеличение энерговклада,
амплитуды импульса напряжения и скорости нарастания тока через ГРТ.
Включение в контур обострительного конденсатора позволяет обеспечить
задержку развития тока через ГРТ относительно начала формирования
импульса напряжения на ней. Обострительный конденсатор обеспечивает
некоторую задержку начала развития тока через ГРТ относительно импульса
напряжения, это позволяет увеличить энергию в трубе в начальный момент
времени, что в свою очередь ведет к увеличению вероятности заселения
резонансных уровней, так как энергия возбуждения электронов увеличивается.
В совокупности с увеличением энерговклада до начала импульса генерации за
счет использования импульсного автотрансформатора достигается увеличение
эффективности возбуждения лазера в 1,5 раза. Путем незначительной
модификации схемы разрядного контура средняя мощность генерации
повысилась с 0,69 до 1,12 Вт при сохранении мощности, потребляемой
источником от сети. При этом увеличивается общий КПД лазерной установки.