Расчет и конструирование системы транспортировки и формирования излучения
Расчет параметров системы. Проектирование квантовых генераторов, их характеристики. Метод Кирополуса, коэффициент поглощения спектрального диапазона в лазерных системах. Выбор материала элементов конструкции, численного диапазона промежуточных параметров.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.02.2016 |
| Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пояснительная записка к курсовой работе
Расчет и конструирование системы транспортировки и формирования излучения
Задание
Рассчитать параметры оптической системы и выбрать подходящий материал для данной длины волны и показателя преломления.
Исходные данные:
n=1,54;
л=10,6мкм;
и=0,95мрад;
d0=19 мм;
L=6м;
L1=0,5м;
P0=1кВт;
Рисунок 1. Расчетная схема
Введение
Квантовые генераторы представляют собой особый класс электронных приборов, вобравший в себя самые современные достижения различных областей науки и техники. Проектирование квантовых генераторов весьма трудоемко из-за большого разнообразия процессов, определяющих их эксплуатационные характеристики. В данной работе представлен расчет при конструировании системы транспортировки и формирования излучения.
Материал выбран исходя из следующих соображений: спектральный диапазон пропускания NaCl - (0.21-17) мкм. Благодаря низкому коэффициенту поглощения, хлорид натрия используется в высокомощных лазерных системах. Оптические кристаллы хлорида натрия выращиваются методом Кирополуса. Хлорид натрия используется при температурах до 400° C. Материал чувствителен к тепловым нагрузкам. Воздействие излучения вызывает появление центров окраски. Расчеты произведены с помощью пакета MathCAD 15.
Оформление пояснительной записки к курсовому проекту отвечает требованиям ЕСКД по разделам «Основные положения», ГОСТ 2.105-68.
1. Расчет транспортирующей системы
Данная задача будет разделена на три части:
- расчет первой линзы,
- расчет второй линзы,
- расчет третей линзы.
2. Расчет объектива
Расчет первой линзы.
- из условия минимальной аберрации, где,
(1.1)
Принимая во внимание условие уменьшения аберрации, для линзы выбираем (мм); (мм). Выбираем диаметр линзы в соответствии с ее материалом и уменьшением оптической аберрации (условие 1): dл1= - при условии минимальной оптической аберрации для дешевых материалов (KCl, BaF2). Для данной длины волны и показателя преломления больше всего подходит хлористый натрий, которые так же используются в приборах ВК - техники, акустооптики, лазерной техники, заготовки для получения волоконных световодов. Благодаря низкой абсорбции, оптика из NaCl может использоваться даже в лазерных системах, где есть требования по мощности. NaCl прозрачен в области 0.25-16 микрон.
|
Характеристики |
Данные |
|
|
Область пропускания |
0.25-16 микрон |
|
|
Механические |
Плотность: 2.17 г/см2 |
|
|
Физические |
ТКЛР: 36.4 - 40.8 x 10-6 /0С |
|
|
Температура плавления |
802°C |
|
|
Химические |
Неустойчивость к воде, солям. |
Показатель преломления на длине волны 10,6 мкм составляет 1,54, что более соответствует нашему случаю. Вычислив диаметр линзы и исходя из формулы оптической силы, найдемf1 первой линзы. Если первая линза собирающая, то:
; (1.2)
С помощью пакета MathCAD 15 рассчитываем вышеуказанное:
Получили что, f1=0,167 2457 (m).
Расчет второй линзы.
Соответственно фокус второй линзы равен:
f2=2f1 (1.3)
В соответствии с типом объектива L2=3f1.
Выбираем dл из условия 1: dл2 =.
Так как материал линз тот же, что и для первой линзы, значение С остается прежним.
Тогда:
или (условие 2)
Учитывая условие 2, находим из формулы оптической силы r4:
(1.4)
Решаем квадратное уравнение и выбираем один из корней уравнения, тогда .
Решаем все вышеуказанное с помощью пакета MathCAD 15:
Расчет второй линзы.
Расчет третей линзы.
Аналогично расчету первой и второй линзы подбираем диаметр третьей линзы. Так как диаметр луча, достигнув поверхности третьей линзы, будет равен 2d0, то, соответственно, диаметр третьей линзы подбираем следующий:
dл3=
Подбираем r5 следующим образом . Затем, соблюдая условие , находим f3 из формулы оптической силы:
(1.5)
Рассчитаем вышеуказанное в пакете MathCAD 15:
Расчет третей линзы.
Расчет диаметра фокусируемого пятна.
dп=d`п+?dп, (1.6)
где d`п - от сферической аберрации,
?dп - величина, учитывающая расходимость излучения.
Формула для вычисления составляющей влияния сферической аберрации на диаметр фокусируемого пятна:
d`п = 2*k*R3л3; R3л3 =, (1.7)
k = ; (1.8)
Формула вычисления составляющей влияния расходимости излучения на диаметр фокусируемого пятна:
?dп= L*и.
Тогда,
dп = d`п+ ?dп.
Рассчитаем вышеуказанное в пакете MathCAD 14:
dп=8.5*10-3 (м)
3. Расчет плотности мощности излучения
Расчет потерь мощности излучения на отражение и на поглощение. Исходя из следующей формулы, найдем потери излучения на отражение и поглощение:
?P=P0
, (1.9)
Где P0 - мощность светового луча на выходе из излучателя;
z - Коэффициент отражения на каждой из поверхности линз (порядка 2…3%);
y - Коэффициент поглощения линз (порядка 2…3%).
Примем z = 2%, y = 3%.
Тогда мощность, фокусируемая в пятне с учетом всех потерь находится из выражения:
P` = P0 - ?P; (1.10)
Рассчитаем все вышеуказанное в пакете MathCAD 15:
При Р0 = 1 кВт
Расчет номинальной плотности мощности излучения.
qизл= , (1.11)
где SП - площадь фокусируемого пятна
Рассчитаем это в пакете MathCAD 15:
Заключение
генератор спектральный квантовый
В данной работе представлен расчет при конструировании системы транспортировки и формирования излучения.
По результатам расчета была спроектирована конструкция прибора, создан чертеж и составлена пояснительная записка, в которой мы представили краткие теоретические выкладки по принципу работы прибора и указать области его применения. По ходу изложения обосновали принятые решения по выбору материала элементов конструкции, по выбору численного диапазона промежуточных параметров. В заключительной части рассмотрели условия сборки спроектированного прибора.
Список использованных источников
1. А.А. Рыбалтовский, С.С. Алешкина, М.Е. Лихачев, М.М. Бубнов, А.А. Умников, М.В.
2.Яшков, А.Н. Гурьянов, Е.М. Дианов, «Фотоиндуцированное поглощение и люминесценция в волоконных световодах, легированных ионами иттербия», Квантовая Электроника, Том 41, № 12, с. 1073-1079 (2014).
3. Низамутдинов А.С., Семашко В.В., Наумов А.К., Абдулсабиров Р.Ю., Кораблева С.Л., Марисов М.А., «Фотодинамические процессы в кристаллах CaF2, активированных ионами Ce3+ и Yb3+», Физика твердого тела, 47, № 8, 1403 (2012).
4. Курков А.С., Дианов Е.М., «Непрерывные волоконные лазеры средней мощности », Квантовая электроника, 34, № 10, 881 (2014).
5. Реут Е.Г., «Природа люминесценции двухвалентных ионов Eu и Yb в кристаллах типа флюорита», Оптика и Спектроскопия, 40, № 1, 99 (2009).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Выбор элементов электроэнергетической системы: силовых трансформаторов, генераторов, сечений проводов линий электропередач. Расчет установившегося режима работы сети на компьютере. Приведение параметров схемы замещения к базисным условиям. Расчет токов.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.10.2012Характеристика Курганской ТЭЦ. Системы возбуждения, их достоинства и недостатки. Выбор системы резервного возбуждения генераторов. Расчет параметров настройки аппаратуры системы резервного возбуждения. Организационно-экономическая часть проекта.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 02.07.2011Виды переходов между энергетическими уровнями в квантовых системах. Переходы с излучением и поглощением, их вероятность. Коэффициент поглощения, влияние насыщения на форму контура линии поглощения. Релаксационные переходы, уширение спектральных линий.
контрольная работа [583,0 K], добавлен 20.08.2015Современные системы энергоснабжения на судне, их состав. Проектирование электрического судового генератора. Базовые варианты конструкции. Расчет номинальных параметров, значений параметров нахождения критического угла. Построение угловой характеристики.
курсовая работа [190,8 K], добавлен 08.12.2015Выбор схемы сети и системы защиты трансформаторов. Определение номинальных параметров преобразователя и диапазона цифрового выравнивания токов. Формирование тормозной характеристики. Расчет уставок дифференциальной отсечки и коэффициента чувствительности.
курсовая работа [361,5 K], добавлен 21.03.2013Выбор основных параметров трубопроводов системы водоснабжения парового котла ТП-230, гидродинамический расчет. Расчет на прочность элементов деаэратора. Отнесения помещений и уставок проектируемой ТЭС по пожаро-взрывоопасности, расчет вентиляции.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.07.2012Выбор размеров и расчет параметров якоря. Магнитная система машин постоянного тока. Расчет системы возбуждения. Оценка коммутационных параметров. Потери мощности и рабочие характеристики. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.09.2014Теплотехнический расчет системы. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции, на инфильтрацию наружного воздуха. Расчет параметров системы отопления здания, основного циркуляционного кольца системы водяного отопления и системы вентиляции.
курсовая работа [151,7 K], добавлен 11.03.2013Расчет несимметричной трехфазной цепи. Формирование баланса активных мощностей, ее содержание и внутренняя структура. Разложение полученной системы токов генераторов на симметричные составляющие. Расчет параметров линейного пассивного четырехполюсника.
контрольная работа [414,6 K], добавлен 10.11.2015Выбор количества, типов и параметров основных и стояночного генератора. Режимы работы основных генераторов, проверка загруженности по режимам, устройство и принцип действия. Расчет и выбор генераторных автоматов и контакторов. Виды защит генераторов.
курсовая работа [223,7 K], добавлен 26.02.2012Расчет проволочного прямонакального катода. Сравнительный анализ параметров катодов из вольфрама и тантала. Расчет параметров фокусирующей катушки. Выбор насосов вакуумной системы и ее схемы для откачки электронной пушки. Определение быстроты откачки.
курсовая работа [743,4 K], добавлен 08.05.2016Основные электрические величины трансформатора, его размеры. Выбор магнитной системы и материала обмоток. Определение размеров главной изоляции. Расчет обмоток, параметров короткого замыкания. Расчет магнитной системы трансформатора, его тепловой расчет.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 09.05.2012Мощность одной фазы и одного стержня трансформатора. Выбор схемы конструкции и изготовления магнитной системы. Расчет трансформатора и выбор соотношений конструкции обмоток размеров с учетом заданных значений. Определение параметров короткого замыкания.
курсовая работа [202,8 K], добавлен 11.10.2012Характеристики полупроводниковых материалов и источников излучения. Соединение источника с волокном. Конструкции одномодовых лазеров, особенности РБО-лазеров. Расчет параметров многомодового лазера с резонатором Фабри-Перо. Светоизлучающие диоды (СИД).
реферат [561,8 K], добавлен 11.06.2011Расчет и выбор параметров позиционного электропривода, определение статических и динамических параметров силовой цепи. Выбор и описание регуляторов и датчиков. Создание, расчет и исследование системы модального управления с наблюдателем состояния.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 07.12.2015Определение основных электрических параметров и размеров трансформатора, расчет обмоток, выбор его схемы и конструкции. Параметры короткого замыкания. Тепловой расчет исследуемого трехфазного трансформатора. Окончательный расчет магнитной системы.
курсовая работа [984,2 K], добавлен 29.05.2012Диапазон параметров приборов, дифференциальное сопротивление на участке стабилизации. Температурный коэффициент напряжения стабилизации, примеры практического применения прибора. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики при разных температурах.
курсовая работа [740,7 K], добавлен 21.02.2023Характеристика диапазона частот, излучаемых электромагнитными волнами. Особенности распространения радиоволн. Исследование частотного диапазона инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Специфика восприятия видимого света. Свойства рентгеновских лучей.
презентация [122,5 K], добавлен 20.04.2014Проектирование системы электроснабжения промышленного предприятия, обеспечивающей требуемое качество электроэнергии и надёжность электроснабжения потребителей. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор основных параметров, расчет токов.
дипломная работа [767,7 K], добавлен 17.02.2015Определение основных электрических величин. Расчет размеров трансформатора и его обмоток. Определение параметров короткого замыкания. Окончательный расчет магнитной системы и параметров холостого хода. Тепловой расчет и расчет системы охлаждения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 21.06.2011
