ховується вихідна потужність ГДЛ в стаціонарному режимі роботи, грунтується на наступних міркуваннях. Уявімо собі ситуацію, коли кожна молекула газової суміші, що пройшла по газодинамическому тракту, віддавала в корисне випромінювання по одному фотону енергії h? , тоді вихідна мощнооть лазера Р виражалася простою формулою
В
Насправді, не кожна молекула вносить свій внесок у вихідний випромінювання, і цю просту формулу потрібно доповнити множниками нульової розмірності, які це враховують.
перше, не вся газова суміш складається з молекул азоту (? - вміст азоту в суміші) і на кожну молекулу N2 припадають в середньому m коливальних квантів. По-друге, не всі коливальні кванти потрапляють в оптичний резонатор, частина з них втрачається при течії газу через сопло (ефективність сопла? N), і нарешті, енергію тільки частини з них оптичний резонатор переводить в корисне випромінювання (ефективність резонатора? R). Остаточно формула для вихідної потужності записується як
В
Ця формула не враховує квантів, що належать молекулам СО2 на рівні (00 В° 1), через малу концентрації їх у складі суміші. В якості ілюстрації формули наведемо приклад підрахунку. Для Q = 2 * 1026 сек-1; h? = 2 * 10-20 Дж;? = 0,8; m = 8.1%;? N = 0,5;? R = 0,5; величина P = 60 КВт. p> Для порівняння газодинамічних лазерів з різними витратою, використовують величину, яка характеризує якість і технічна досконалість установки. Ця величина - питома енергос'ем p = P/Q, вихідна потужність, віднесена до одиниці витрати газової суміші. Використовуючи поняття питомої енергосьема, коротко обговоримо шляхи збільшення вихідної потужності ГДЛ, не пов'язані зі збільшенням витрати газу. По-перше, природно, постаратися збільшити число коливальних квантів, що припадають на одну молекулу газової суміші. Однак, значно збільшити концентрацію азоту за рахунок інших компонент не представляється можливим. Можна збільшити середнє число коливальних квантів, що припадають на одну молекулу азоту, підвищуючи вихідну температуру raзoвой суміші. Однак, при цьому потрібно бути впевненим, що процес коливальної релаксації високо збуджених станів молекул N2 відбувається опіcанним вище способом. Істотне збільшення ефективності сопла також не представляється можливих Нарешті, залишилася остання величина - ефективність резонатора? R. p> Для більш детального розрахунку енергетичних характеристик лазера було здійснено наближення, при якому передбачається локальне термодинамічна рівновага між 1-й і 2-й модами молекули вуглекислого газу, і вони об'єднуються в блок I. На додаток до цього, в наслідок відмінності енергетичного рівня (001) молекули СО2 і v = 1 молекули N2 всього на 18 зворотних сантиметрів, вони знаходяться майже в резонансі і також додаються до блоку II. Дані припущення застосовні при розрахунку величини коефіцієнта посилення слабкого сигналу. br/>В
Спрощена модель коливальн...
