Способи підвищення ефективності та розширення функціональних можливостей активних квазіоптичних резонаторів терагерцевого діапазону
Експериментальне дослідження процесів генерації та керування параметрами електромагнітних коливань терагерцевого діапазону в активних квазіоптичних резонаторах (АКР). Існування оптимуму прокачування активної речовини і роздвоєння імпульсу випромінювання.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.06.2018 |
| Размер файла | 720,3 K |
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/
Харківський національний університет радіоелектроніки
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
Способи підвищення ефективності та розширення функціональних можливостей активних квазіоптичних резонаторів терагерцевого діапазону
01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем
Радіонов Володимир Петрович
Харків - 2011
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Інституті радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова Національної академії наук України.
Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, Кісельов Володимир Костянтинович, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, завідувач відділу квазіоптики
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Фісун Анатолій Іванович, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, провідний науковий співробітник відділу твердотільної електроніки
доктор фізико-математичних наук, професор Кокодій Микола Григорович Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, професор кафедри квантової радіофізики
Захист дисертації відбудеться ” 21” жовтня 2011 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.04 Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.
Автореферат розісланий ”___” ___________ 2011 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д 64.052.04 Бородін Б.Г.
Анотації
Дисертаційна робота присвячена вивченню та експериментальному дослідженню процесів генерації та керування параметрами електромагнітних коливань терагерцевого (ТГц) діапазону в активних квазіоптичних резонаторах (АКР).
В роботі досліджені та пояснені явища, що відбуваються в АКР, зокрема такі як існування оптимуму прокачування активної речовини і роздвоєння імпульсу випромінювання. Завдяки цим дослідженням розроблені методи і схеми, придатні до практичного застосування, які поліпшують параметри АКР і розширюють їх функціональні можливості. Зокрема методи підвищення стабільності і ефективності процесу генерації ТГц випромінювання, а також його амплітудної і частотної модуляції. Ці методи і схеми змодельовано та перевірено експериментально, деякі з них впроваджено і запатентовано.
Ключові слова: активний квазіоптичний резонатор, терагерцевий діапазон, газовий розряд, накачка, лазерне випромінювання.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - физика приборов элементов и систем. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, г. Харьков, 2011 г.
Диссертация посвящена исследованию процессов генерации и управления параметрами электромагнитных колебаний терагерцевого (ТГц) диапазона в активных квазиоптических резонаторах (АКР). Основное внимание уделено резонансным процессам, происходящим в активных резонаторах, работающих в одночастотном режиме и сочетанию этих процессов с особенностям генерации в АКР с газоразрядным возбуждением активного вещества. Экспериментальные исследования проводились с использованием субмиллиметровых газоразрядных HCN лазеров.
електромагнітне коливання терагерцевий квазіоптичний резонатор
Дано физическое объяснение эффекта изменения формы и раздвоения импульса генерации в одномодовом режиме, наблюдающегося на отдельных участках длины АКР с газоразрядным возбуждением активного вещества переменным током при неизменной форме импульсов накачки.
Разработан графоаналитический метод моделирования формы импульса излучения и изменения частоты излучения. На основании применения метода моделирования предложены способы увеличения эффективности процесса генерации в АКР с импульсной накачкой. Предложены внутрирезонаторные методы амплитудной, импульсной и частотной модуляции ТГц излучения.
Разработана методика резонансного измерения диапазона перестройки частоты, а также ее настройки в пределах линии излучения без использования частотоизмерительной аппаратуры. Разработаны и испытаны измерительные устройства, позволившие оперативно производить контроль перестройки частоты. Произведен расчет соотношений между и длиной АКР и параметрами линии излучения активного вещества, при которых может использоваться разработанный метод.
Предложена усовершенствованная физическая модель возникновения продольных мод в АКР, позволяющая моделировать многочастотные режимы генерации и рассчитывать длину резонатора, при которых они возможны.
Комплексно исследовано влияние движения активного вещества на параметры АКР с газоразрядным возбуждением активного вещества. Проведена оценка скорости перемещения вещества вдоль резонатора и экспериментально измерено время запаздывания генерации после подачи разрядного тока.
Дано физическое объяснение существования оптимума прокачки в АКР с внутрирезонаторным синтезом активного вещества. На основании этого разработана и запатентована схема резонатора, позволяющая увеличить объем активного вещества за счет выведения области синтеза за пределы резонатора.
Исследовано влияние эффекта Доплера и эффекта Физо на мощность излучения АКР с прокачкой активного вещества. Предложена и запатентована схема двухчастотного кольцевого резонатора, в котором используется доплеровский сдвиг частоты, вызванный продольным движением частиц активного вещества.
В ходе подготовки и проведения экспериментальных исследований разработаны новые системы накачки, в том числе сквозь стенки разрядной трубки и слой охлаждающей жидкости, повышающие стабильность активного вещества и заполнение им резонансного объема. Предложен принципиально новый способ плавной регулировки связи в резонаторе, позволяющий повысить эффективность процесса генерации. Этот способ может стать предметом дальнейших исследований. Разработаны новые системы термостабилизации и снижения потерь в АКР. Системы накачки при помощи коаксиальных и жидкостных электродов, а также схема резонатора с плавной регулировкой связи запатентованы.
Ключевые слова: активный квазиоптический резонатор, терагерцевый диапазон, газовый разряд, накачка, лазерное излучение.
The thesis addresses processes of electromagnetic waves generation and control in terahertz range in active quasi-optical resonators. The physical phenomena which take place in resonators are investigated in the thesis and explained, such as existence of transporting optimum of active substance and lasers radiation impulse splitting phenomenon. On the basis of these researches, methods and devices suitable for the practical use are developed. For example, methods of efficiency generation, amplitude and frequency modulation stability were developed. These methods and devices are analyzed and experimentally tested, some of them are patented.
Keywords: active quasi-optical resonator, terahertz range, gas discharge, pumping, laser radiation.
Загальна характеристика роботи
Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів генерації та керування параметрами електромагнітних коливань терагерцевого діапазону в квазіоптичних резонаторах, заповнених активною речовиною.
Актуальність теми обумовлена зростаючим інтересом до джерел терагерцевого випромінювання (область радіочастот, приблизно від 0,1 до 10 ТГц, що включає субміліметровий діапазон і частини далекого інфрачервоного та міліметрового діапазонів), які використовуються для діагностики термоядерної плазми, дефектоскопії, радіолокації, в різноманітних фізичних та медичних дослідженнях. В даний час найбільш розповсюдженими джерелами терагерцевого випромінювання являються субміліметрові лазери, важливою складовою частиною яких є активні квазіоптичні резонатори (АКР). Квазіоптичні резонатори істотно відрізняються від оптичних резонаторів відносно малими значеннями відношення геометричних розмірів до довжини хвилі, що призводить до більшого впливу на генерацію явища дифракції і супутніх їй ефектів. Відстань за шкалою частот між власними частотами таких резонаторів зазвичай значно більше ширини смуги випромінювання активної речовини, що зумовлює роботу резонатора в одномодовому режимі. Це дає можливість використання резонатора в якості хвилеміра лазерного випромінювання. При зміні оптичної довжини резонатора відбувається зміна амплітуди і частоти випромінювання в межах спектральної лінії активної речовини. Усі ці особливості АКР роблять доцільним вивчення фізичного механізму їх роботи з застосовуванням методів, що використовуються в радіочастотному діапазоні. В даній роботі наведені результати досліджень АКР з газорозрядним збудженням активної речовини, які завдяки специфічним властивостям мають підвищені можливості здійснення внутрішньо-резонаторного керування параметрами генерованих електромагнітних коливань. На процес генерації в таких резонаторах одночасно впливають: оптична довжина резонатора, параметри газового розряду, склад і швидкість прокачування активної речовини, температура і тиск в резонаторі та інші фактори, вплив яких на процес генерації не достатньо вивчено. Дослідження взаємозв'язку цих факторів і їх впливу на процес генерації, проведені в роботі, доводять можливість створення нових ефективних методів внутрішньо-резонаторного керування параметрами терагерцевого лазерного випромінювання, що дозволять розширити можливості і сфери застосування квазіоптичних резонаторів, в тому числі і в телекомунікаційних системах передачі інформації.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана у відділі квазіоптики ІРЕ ім.О.Я. Усикова НАН України в рамках досліджень по держбюджетним НДР:
1)"Дослідження методів створення квазіоптичних вимірювальних пристроїв і систем з модуляційним перетворенням частоти у мм і субмм діапазону хвиль" (шифр "Острів", №ДР 01870067836, 1990 р., виконавець);
2)"Дослідження взаємодії субмм електромагнітних хвиль з квазіоптичними електродинамічними структурами, речовинами та біооб'єктами" (шифр "Основа", №ДР 0196U006114, 2000 р., виконавець);
3)"Квазіоптичні та оптичні принципи та методи у радіофізичних дослідженнях" (шифр "Орт", №ДР 0100U006440, 2003 р., виконавець);
4)"Методи і засоби дослідження процесів взаємодії електромагнітних хвиль та полів з різноманітними матеріальними об'єктами природного та штучного походження, та дослідження макроскопічних та мікроскопічних властивостей" (шифр "Напрямок", №ДР 0102U003140, 2006 р., виконавець);
5)"Розвиток квазіоптичних та оптичних методів у радіофізичних дослідженнях" (шифр "Опора", №ДР 0103U002263, 2006 р., виконавець);
6) по госпдоговірній НДР "Дослідження і розробка експериментальної спеціалізованої апаратури гіпервисокочастотного опромінення для ортопедії і травматології" (шифр "Мальва-94/2", 1994 р., виконавець).
Мета і завдання дослідження. Метою роботи є розробка способів підвищення ефективності, стабільності і розширення функціональних можливостей активних квазіоптичних резонаторів ТГц діапазону.
Для досягнення мети необхідно вирішити наступні задачі.
1. Встановити фізичні причини ефекту зміни форми та роздвоєння імпульсу ТГц генерації, що спостерігається при певних довжинах АКР з газорозрядним збудженням активної речовини перемінним струмом при незмінних імпульсах накачування. Виявити можливість підвищення ефективності імпульсних режимів генерації.
2. Розробити методику моделювання форми імпульсу ТГц лазерного випромінювання, а також способи внутрішньо-резонаторної частотної та амплітудної модуляції.
3. Дослідити можливість отримання багаточастотних режимів генерації в АКР.
4. Розробити експрес-методи перестроювання і контролю частоти випромінювання АКР в межах спектральної лінії активної речовини.
5. Дослідити фізичні причини впливу повздовжнього просушування активної речовини на процес генерації. Виявити причини існування оптимуму прокачування активної речовини в АКР з внутрішньорезонаторним синтезом активної речовини.
6. Запропонувати і дослідити нові шляхи підвищення зони взаємодії ТГц випромінювання з активною речовиною, зниження енергетичних втрат в активних резонаторах та плавного регулювання виведення випромінювання з резонаторів.
Об'єктом дослідження є фізичні процеси, що забезпечують генерацію ТГц випромінювання в активних квазіоптичних резонаторах.
Предметом дослідження є фізичні особливості генерації в активних квазіоптичних резонаторах з газорозрядним збудженням активної речовини, шляхи підвищення ефективності генерації та методи внутрішньорезонаторного керування енергетичними та частотними характеристиками генерованого ТГц випромінювання.
Методи дослідження. В ході досліджень використовувалися стандартні хвилевідні і вже апробовані квазіоптичні методи вимірювань параметрів, енергетичних, частотних і поляризаційних характеристик електродинамічних структур у ТГц діапазоні хвиль. Вимірювання довжини хвилі здійснювалось резонансним методом. Ідентифікація мод проводилась по розподіленню інтенсивності випромінювання методом поперечного сканування пучка випромінювання. Селекція поперечних мод проводилась методом зміни втрат на зв'язок. Поляризація визначалась методом порівнювання втрат від поляризатора. Високочастотний струм вимірювався термоелектричним методом, а узгодження системи збудження з високочастотним генератором - рефлектометричним методом.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше:
1. Встановлені фізичні причини, які призводять до зміни форми та роздвоєння імпульсу ТГц генерації, що спостерігається при певних довжинах АКР з газорозрядним збудженням активної речовини перемінним струмом при незмінних імпульсах накачування. Показано, що основною причиною роздвоєння імпульсу є зміна показника заломлення речовини в резонаторі внаслідок пульсацій газового розряду, що призводить до пульсацій оптичної довжини резонатора і періодичного відстроювання його від центру лінії випромінювання активної речовини. Запропоновано варіанти збереження настройки резонатора на центр лінії випромінювання впродовж імпульсу накачування. Це створює можливість підвищення ефективності імпульсних режимів генерації.
2. Показана можливість графічного моделювання форми імпульсів ТГц випромінювання в АКР з газорозрядним імпульсним збудженням активної речовини. При моделюванні разом з безпосереднім обліком впливу розрядного струму враховується також зміна оптичної довжини резонатора що дозволяє одночасно моделювати зміну частоти випромінювання.
3. Обґрунтовано можливість визначення з достатньо високою точністю різниці між частотою генерації та центральною частотою лінії випромінювання активної речовини, базуючись на вимірах зміни довжини резонатора відносно настроювання на резонанс.
4. Розроблено графічне відображення фізичної моделі виникнення подовжніх мод в активному резонаторі, що дозволяє розраховувати довжину резонатора, при якій можлива одно - та багаточастотна генерація, а також прогнозувати частоту і амплітуду генерації.
5. Комплексно досліджено і пояснено фізичні фактори, що негативно впливають на процес генерації в АКР з внутрішньорезонаторним синтезом активної речовини та її прокачуванням вздовж резонатора. Встановлено, що на генерацію в досліджених резонаторах найбільш суттєвий негативний вплив спричиняє збільшення (при зростанні інтенсивності прокачування) зони синтезу активної речовини, в межах якої в резонаторі відсутнє підсилення. Досліджено можливість зменшення впливу розглянутих факторів на процес генерації.
6. Запропоновано новий принцип плавного регулювання дифракційного зв'язку в квазіоптичному резонаторі без зміни напрямку і перетину вихідного пучка випромінювання. Регулювання здійснюється шляхом плавного зміщення зустрічних шляхів вихідного пучка у резонаторі.
Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що завдяки проведеним фізичним дослідженням та поясненню явищ, що відбуваються в АКР, розроблені нові способи підвищення ефективності та розширення функціональних можливостей джерел ТГц випромінювання, придатні для практичного застосування.
1. Розроблено новий спосіб моделювання форми імпульсів ТГц випромінювання газорозрядних АКР. На базі цього розроблено способи підвищення ефективності імпульсних режимів генерації.
2. Розроблено новий резонансний спосіб настроювання і вимірювання частоти випромінювання АКР в межах лінії посилення активної речовини з достатньо високою точністю без використання частотовимірювальної апаратури.
3. Запропоновано нові та вдосконалено відомі внутрішньорезонаторні способи амплітудної, імпульсної та частотної модуляції ТГц випромінювання АКР.
4. Розроблено і запатентовано нову схему резонатора з плавним регулюванням зв'язку.
5. Розроблено і запатентовано схему накачування, що підвищує ефективність генерації у активних резонаторах з газорозрядним збудженням і синтезом активної речовини.
6. Запропоновано і запатентовано нову схему кільцевого двочастотного АКР.
7. Розроблено і запатентовано нові системи збудження газового розряду в активних резонаторах, що дозволяють підвищити стабільність і ефективність процесу генерації ТГц випромінювання.
Особистий внесок здобувача. Більшість публікацій, які складають основу дисертаційної роботи, виконані в співавторстві. Особистий внесок здобувача полягає: у [1] - розробка способів збудження високочастотного розряду; у [2] - розробка системи накачування та пояснення ефекту роздвоєння імпульсів випромінювання; у [3] - розробка системи накачування з внутрішніми плівковими електродами; у [4] - розробка системи накачування з коаксіальними електродами та розробка методів зниження втрат і стабілізації резонатора; у [6] - розрахунок швидкості прокачування активної речовини, вимірювання часу запізнювання генерації, пояснення існування оптимуму прокачування, розробка способу підвищення ефективності процесу генерації в АКР з прокачуванням і синтезом активної речовини; у [7] - розробка методики розрахунку зміни резонансної довжини, розробка фізичної моделі роздвоєння імпульсів випромінювання, що дає можливість моделювання їх форми, обґрунтування способів модуляції та підвищення ефективності імпульсних режимів генерації.
Апробація. Результати досліджень за темою дисертації обговорювались на наукових семінарах ІРЕ ім.О.Я. Усикова НАН України по напряму "Радіофізика і електроніка мм і субмм хвиль", а також на міжнародних конференціях і симпозіумах, зокрема:
на міжнародних симпозіумах “Physics and Enginering of Millimeter and Submillimeter Waves" (MSMW) Kharkiv - 1998, 2007;
на міжнародних конференціях "International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling" (LFNM) Kharkiv - 2002, 2004, 2006, Ylta - 2005;
Int. Conf. On Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL) Alushta - 2008, Sevastopol - 2010;
на міжнародных конференціях "СВЧ техніка і телекомунікаційні технології" (КрыМиКо) Севастополь - 1999, 2000, 2001, 2004, 2006, 2007 р.
Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 29 друкованих роботах.
З них 7 статей в наукових фахових журналах, що входять до списку ВАК України та в іноземних журналах, у 4 патентах України, а також 15 - опубліковані тези доповідей міжнародних наукових конференцій.
Структура і об'єм дисертації. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел. Її повний обсяг складає 141 сторінку. Дисертація містить 41 рисунок (з них 1 на окремій сторінці). Список використаних джерел на 11 сторінках нараховує 102 найменування.
Основний зміст роботи
У вступі обґрунтовується актуальність теми та її зв'язок з науковими програмами, визначаються мета і завдання дослідження. Наведені новизна та практичне значення отриманих результатів. Висвітлено особистий внесок автора, апробацію та публікацію результатів дослідження.
В першому розділі представлено огляд літератури за тематикою дослідження, розглянуті способи збудження активної речовини в резонаторах і способи зниження втрат в них. Проаналізована залежність параметрів випромінювання від різних чинників. Виявлені невирішені проблеми і перспективні напрями, розробка яких може привести до поліпшення параметрів та функціональних можливостей АКР.
Другий розділ присвячено вдосконаленню резонаторів газорозрядних ТГЦ лазерів для адаптації їх до проведення запланованих досліджень та практичного їх застосування. Розроблено ряд нових схем накачування, що підвищують стабільність газового розряду і забезпечують щільне заповнення ним резонансного об'єму. Зокрема запропоновано схеми з зовнішніми коаксіальними та внутрішніми плівковими електродами, що дозволяють використовувати будь які режими накачування - постійним, змінним та імпульсним струмами і дають можливість експериментально досліджувати резонансні процеси в АКР. Розроблена схема з рідинними електродами, яка дозволяє збуджувати газовий розряд крізь стінки розрядної трубки струмом ультразвукової частоти. В цій схемі помічено ефект автоматичної стабілізації струму крізь електроди, завдяки зменшенню контактної площі на ділянках з підвищеною щільністю струму. Розроблено схему високочастотного накачування за допомогою трансформуючої спіралі (рис.1а).
Рис. 1. Схеми високочастотного збудження газового розряду в АКР (а, б) і порівняльна залежність потужності випромінювання від потужності накачування (в).
В порівнянні з накачкою за допомогою циліндричних електродів (рис. 1б) розроблена схема забезпечує вищу стабільність газового розряду і дозволяє отримувати генерацію в HCN лазері при меншій напрузі і рівнях потужності накачування (рис. 1в). Корисним також є здатність такої схеми збуджувати газовий розряд крізь шар водяного охолодження.
Для отримання максимального ККД лазерів на різних режимах роботи запропоновано новий принцип оперативного регулювання зв'язку в АКР (рис. 2).
Рис. 2. АКР з плавним регулюванням зв'язку.
Регулювання зв'язку здійснюється поворотом двогранного 900-го дзеркала 1 відносно вивідного дзеркала 2, що має отвір зв'язку 4, зміщений відносно вісі резонатора. Поворот двогранного дзеркала 1 призводить до зміни об'ємів і дифракційного зв'язку між зоною генерації в активній речовині 3 і зоною виведення випромінювання (що заштрихована). Це еквівалентно зміні розміру отвору зв'язку, проте переріз вивідного пучка не змінюється. Схему запатентовано.
Досліджено проблему осідання в резонаторі HCN лазера полімерного нальоту, накопичення якого значно знижує потужність випромінювання (рис. 3а). Виявлено, що з продуктів випаровування полімерного нальоту, крім негативних компонентів, може синтезуватися активна речовина в достатній для генерації кількості (рис. 3б).
Рис. 3. Характер зниження потужності випромінювання внаслідок забруднення АКР полімерним нальотом (а); характер зміни потужності випромінювання після увімкнення накачки в АКР, забрудненого нальотом (б): без подачі робочої речовини (_), при подачі речовини (?).
Розроблено ефективний спосіб термостабілізації АКР за допомогою термоізоляційного покриття, що повторює конфігурацію полімерного нальоту, який відображує температурний портрет розрядної трубки. Таке покриття дозволяє підтримувати температуру на оптимальному рівні, та усуває осідання нальоту.
Розроблені схеми АКР склали основну технічної бази запланованих експериментальних досліджень.
В третьому розділі представлено результати дослідження резонансних процесів в АКР. Досліджено і пояснено ефект роздвоєння імпульсу випромінювання, що спостерігається при накачуванні ТГц лазера змінним та імпульсним струмом (рис. 4а).
а) б)
Рис. 4. Осцилограми імпульсів розрядного струму I та інтенсивності лазерного випромінювання P в HCN лазері з довжиною резонатора L=1,2 м (а); зміна резонансної довжини резонатора від розрядного струму (б).
При скороченні довжини резонатора в межах існування генерації відбувається роздвоєння імпульсу, а при збільшенні довжини цей процес відбувається у зворотній послідовності. Для пояснення цього ефекту було досліджено вплив розрядного струму на інтенсивність випромінювання у режимі накачки постійним струмом. Експериментально встановлено, що при зміні струму на кожні 100 мА потрібно корегувати довжину резонатора на ~ 1 - 2 мкм (рис. 4б).
На рис. 5 показана експериментально отримана залежність потужності випромінювання від розрядного струму при різних настройках резонатора.
Рис. 5. Залежність потужності випромінювання від величини розрядного струму.
Резонансна довжина обчислюється: , де М - число півхвиль між дзеркалами; n - показник заломлення в резонаторі f0 - центральна частота лінії випромінювання; c - швидкість світла у вакуумі.
Настройка на максимум випромінювання відповідає настройці на центральну частоту, яка залишається незмінною. Проте зміна показника заломлення внаслідок пульсацій газового розряду призводить до зміни оптичної довжини АКР:
,
де: L1, L2 - резонансні довжини при певних струмах газового розряду; n1,n2 - абсолютні показники заломлення в резонаторі при відповідних струмах.
Звідси витікає, що відносна зміна оптичної довжини резонатора дорівнює відносній зміні показника заломлення речовини:
> > .
Отже, резонатор є настроєним на центральну частоту лише деяку частину від часу проходження струму. Якщо його настроєно під максимальний струм, то роздвоєння імпульсу випромінювання не відбувається. В іншому випадку спостерігаються два резонанси - один на ділянці зростання, а другий на ділянці спаду струму.
На підставі проведеного дослідження розроблено методику графічного моделювання форми імпульсу випромінювання газорозрядних АКР, застосування якої дозволяє отримувати імпульси випромінювання необхідної форми і підбирати режими роботи з максимальною ефективністю. Початковими даними для моделювання є форма імпульсу розрядного струму і залежності потужності випромінювання від зміни довжини АКР для різних струмів накачування (рис. 6).
а) б)
Рис. 6. Експериментальні залежності потужності випромінювання від зміни довжини АКР для різних струмів накачування (а) і побудовані на їх основі лекальні лінії для моделювання форми імпульсів випромінювання (б).
На рис. 7 показано приклад моделювання форми імпульсу випромінювання (нижня частина) для однакових імпульсів розрядного струму (верхня частина), але при різних настройках резонатора - оптимальній для розрядного струму 0,7 А (рис. 7а) і оптимальній для розрядного струму 0,3 А (рис. 7б).
Рис. 7. Моделювання форми імпульсів випромінювання для настройки АКР при розрядному струмі 0,7А (а); для настройки резонатора при струмі 0,3А (б).
Потужність випромінювання в кожну мить імпульсу визначається по лекальним лініям (рис. 6б) для кожних значень розрядного струму при конкретній настройці резонатора. На рис. 7а відображаються значення потужностей, що знаходяться на пересіченні лекальних ліній (рис. 6б) з вертикальною прямою лінією, яка проходе через максимум лекальної лінії для струму 0,7 А. На рис. 7б відображаються значення потужностей, що знаходяться на пересіченні лекальних ліній (рис. 6б) з вертикальною прямою лінією, яка проходе через максимум лекальної лінії для струму 0,3 А. Також є можливість моделювання зміни частоти випромінювання на протязі імпульсу, використовуючи залежність зміни оптичної довжини АКР від розрядного струму (рис. 4 б), з врахуванням залежності частоти випромінювання від довжини резонатора.
Дослідження, проведені за допомогою розробленого методу моделювання, дозволяють зробити висновок, що прямокутні імпульси струму накачування можуть збільшити ККД генерації на ~50 %, оскільки в цьому випадку забезпечується оптимальна настройка резонатора впродовж усього часу проходження струму. При довільній же формі імпульсу струму підвищення ККД можна досягти коригуванням довжини резонатора синхронно зі зміною струму за допомогою, наприклад, п'єзоелектричних або електромагнітних механізмів переміщення дзеркала.
Вплив розрядного струму на оптичну довжину АКР запропоновано використовувати для керованої зміни частоти випромінювання в межах ширини спектральної лінії ~10 МГц. При цьому паразитна амплітудна модуляція мінімізується, якщо резонатор настроєно під мінімальний струм з діапазону його коливання. Тоді зростання інтенсивності випромінювання, викликане збільшенням струму, компенсується синхронним зміщенням від центру спектральної лінії. Таке перестроювання частоти, а також ефект подвоєння імпульсів випромінювання можуть використовуватися у фізичних і медичних дослідженнях, а також для передачі інформації у ТГц діапазоні.
Розроблено методику вимірювання контуру посилення активної речовини та контролю частоти випромінювання без застосування частотовимірювальної апаратури з похибкою, що не перевершує 1 МГц (відносна похибка ~ 10-6). Відстань по шкалі частот між власними частотами резонаторів ТГц лазерів зазвичай є набагато більшою ніж ширина спектральної смуги лінії підсилення активної речовини, отже генерація можлива лише при певних дискретних довжинах резонатора. Для настроювання на резонансну довжину АКР зазвичай оснащено механізмом переміщення дзеркала зі шкалою відліку ціною 1 мкм, за допомогою якого ідентифікуються різні моди та лінії випромінювання. Наприклад, можна ідентифікувати випромінювання 190 і 195 мкм у DCN лазері з похибкою ~1мкм (рис. 8а). Проте, за допомогою цього ж механізму можна контролювати зміну довжини хвилі в межах подовжньої моди генерації з точністю 10-4 мкм - на чотири порядки перевищуючою можливості застосованого вимірювального пристрою. Висока точність вимірювання зміни довжини хвилі обумовлена тим, що проводяться прямі вимірювання різниці набігу ланцюжків з декількох тисяч сталих хвиль. Чим більше хвиль у цих ланцюжках, тим з більшою точністю можна виміряти різницю між довжинами хвиль з яких вони утворені (рис. 8б).
а) б)
Рис. 8. Залежність потужності випромінювання від переміщення рухомого дзеркала АКР (а); схема перестроювання резонатора в межах лінії випромінювання (б).
Пік генерації в межах подовжньої моди спостерігається при настройці на центральну частоту - f0, коли відстань між дзеркалами дорівнює Мl0/2 (рис. 8б). Генерація спостерігається на ділянці переміщення дзеркала:
,
отже, знаючи довжину резонатора і центральну частоту лінії випромінювання, можна розраховувати зміну довжини хвилі і частоти, що відповідають зміні ДL:
,,,
де М - кількість півхвиль між дзеркалами, Dl=lmax-lmin - діапазон хвиль, в якому спостерігається генерація, ?f - діапазон частот, в якому спостерігається генерація.
Для HCN лазера з l0=337 мкм і ДL=3 м переміщення дзеркала на ДL=1 мкм відповідає зміні Dl=1,1·10-4 мкм та Df= 0,3 МГц. Використовуючи ці співвідношення можна вимірювати ширину контуру генерації лазера, а також настроювати лазер на потрібну частоту з діапазону перестроювання. Настроювання здійснюється шляхом зміщення дзеркала від положення максимуму генерації, що відповідає центральній частоті випромінювання активної речовини, на відстань, що відповідає потрібному зміщенню частоти. Для зручності здійснення цих операцій розроблено спеціальний відліковий пристрій, що встановлюється на механізм переміщення дзеркала і дозволяє без перерахунку встановлювати і контролювати частоту випромінювання.
З використанням розробленої методики проведено вимірювання контуру підсилення активної речовини HCN лазера. Результати вимірювань відповідають опублікованим дослідженням, проведеним з використанням частотовимірювальної апаратури. Запропонована методика дозволяє вимірювати контур підсилення навіть по рівню зриву генерації, що проблематично для частотовимірювальної апаратури, яка потребує певного мінімального рівня потужності випромінювання.
Проведено розрахунок співвідношень між довжиною резонатора і параметрами лінії випромінювання активної речовини, що відповідають одно-частотному режиму генерації, при якому може застосовуватись запропонована методика вимірювань:
.
В цьому випадку при переміщенні дзеркала спостерігається зміна потужності випромінювання, показана на рис. 9а. Для реальних ТГц резонаторів це співвідношення зазвичай завжди виконується. Наприклад, для НCN лазера межа одночастотного режиму (рис. 9б) буде перейдена при довжині резонатора 12 м.
а) б)
Рис. 9. Залежність потужності випромінювання Р від довжини резонатора L, на ділянці довжин одночастотної генерації (а); на межі цієї ділянки (б).
При подальшому подовженні резонатора генерація може відбуватися в одно- і двочастотному режимі (рис. 10а) в інтервалі:
.
При співвідношеннях: , резонатор при будь-якому положенні дзеркала настроєний одночасно як мінімум на дві частоти (рис. 10б).
а) б)
Рис. 10. Розрахункові залежності потужності випромінювання Р від довжини резонатора L на ділянці довжин, що забезпечують: одно - і двочастотний режими генерації (а), дво - і тричастотний режими генерації (б).
Такі розрахунки та графічне відображення подовжніх мод можуть використовуватись при моделюванні багаточастотних режимів генерації. Приведена методика вимірювань і моделювання придатна також для резонаторів інших діапазонів, але з відповідним співвідношенням між довжиною резонатора, та параметрами смуги випромінювання активної речовини. Мініатюризація лазерної техніки відкриває можливості застосування таких резонансних методів вимірювань також в інфрачервоному та інших діапазонах.
В четвертому розділі досліджено вплив руху активної речовини вздовж АКР на процес генерації. Виявлено причини існування оптимуму прокачування речовини в HCN лазері.
Середня подовжня швидкість часток активної речовини х в резонаторі залежить від багатьох факторів:
,
деP1, V1, T1 - тиск, об'єм і температура суміші біля входу в дозатори; P2, T2 - в резонаторі: t - час, за який прокачується речовина; S - переріз розрядної трубки.
Проведена експериментальна оцінка часу, що витрачається на синтез і збудження активної речовини в резонаторі HCN лазера. В експерименті вимірювалось запізнювання виникнення лазерного випромінювання від моменту подачі розрядного струму (рис.11). Верхній промінь осцилографа відображує розрядний струм (при зростанні якого промінь відхиляється вниз), нижній промінь - відображує інтенсивність випромінювання (при зростанні якого промінь відхиляється вгору). Запізнювання випромінювання складає ~ 250 мс (рис.11а). З експериментів, приведених в науковій літературі відомо, що в імпульсних HCN лазерах, при різних параметрах накачування, запізнювання випромінювання може бути на 3-4 порядки нижче. Дано пояснення таким суттєвим розбіжностям. Виявлено, що час запізнювання може змінювати наявність в резонаторі активної речовини, синтезованої під час попереднього імпульсу. Це підтверджує експеримент з періодичним включенням і відключенням струму на час ~200 мс (рис.11б).
а) б)
Рис. 11. Осцилограми розрядного струму та інтенсивності випромінювання: при включенні розрядного (а); при періодичних включаннях і відключеннях струму (б).
При першому включенні не встигає синтезуватися достатня кількість активної речовини, і генерація не відбувається. При наступних включеннях спостерігається генерація - позначається наявність в резонаторі активної речовини, синтезованої раніше.
Розрахунок показує, що за час необхідний для утворення активної речовини складові частини встигають просунутися уздовж резонатора HCN лазера на відстань ~ 20% його довжини. На вказаній ділянці фактично відсутня активна речовина та нема підсилення, що і знижує потужність випромінювання при зростанні швидкості прокачування. Запропоновано вивести ділянку синтезу активної речовини за межі резонатора. Це реалізовано в HCN лазері, де проводилось порівняння потужності випромінювання при двох варіантах подачі робочих речовин - в додаткову розрядну секцію і безпосередньо в резонатор (рис.12а). У першому варіанті синтез здійснювався в розрядній секції і в АКР потрапляла вже готова активна речовина. Потужність випромінювання при цьому виявилась вище при тій же потужності накачування, отже отримано підвищення ККД за рахунок кращого заповнення резонатора активною речовиною. Завдяки цьому дослідженню запропоновано і запатентовано схему компактного АКР з розрядною секцією в проміжку між електродом і розрядною трубкою (рис. 12б).
Рис. 12. Схеми синтезу активної речовини в додаткових розрядних секціях АКР
Проведено розгляд інших чинників, які можуть впливати на потужність випромінювання АКР з прокачуванням робочої речовини. Зокрема, внаслідок часткового захоплення випромінювання рухливим середовищем (ефект Фізо) випромінювання, яке поширюється всередині рухливого середовища, змінює свою фазову швидкість с1, а отже і довжину хвилі:
,
де с - швидкість світла у вакуумі; n - показник заломлення середовища; х - швидкість просування середовища.
При протилежних проходах випромінювання може не потрапляти в частотну смугу активного резонатора Дfар:
, де,
де h - постійна Планка; f0 - центральна частота; W - потужність випромінювання, що виводиться з резонатора; Дfр - ширина частотної смуги резонатора без активної речовини; Q - добротність резонатора; в - коефіцієнт сумарних втрат; L - довжина резонатора.
Показник заломлення середовища в резонаторі при тиску ~ 1мм. рт. ст. мало відрізняє від 1, а отже і зміна фазової швидкості випромінювання незначна. Проте і ширина частотної смуги активного резонатора теоретично є дуже малою величиною (наприклад у HCN лазері Дfар ~ 10-6 Гц). В реальних резонаторах, за рахунок теплового дрейфу довжини, нерівностей дзеркал та інших чинників, ширина частотної смуги збільшується на багато порядків, та з'являються флуктуації її у частотному діапазоні. Сумарна дія цих факторів майже унеможливлює проведення навіть оціночних розрахунків. Провести експериментальні вимірювання також надзвичайно складно, оскільки потрібно відокремити частотні флуктуації за інтервал часу більше ніж декілька проходів випромінювання через резонатор. Однак, про можливість впливу ефекту Фізо може свідчити той відомий факт, що отримати більшу потужність випромінювання в потужних HCN лазерах з інтенсивним прокачуванням дозволяє використання двосекційного зустрічного прокачування (що усуває вплив ефекту Фізо).
При русі активної речовини уздовж резонатора відбувається також Доплерівський зсув центральної частоти лінії випромінювання:
.
Отже, внаслідок цього ефекту не може здійснюватись максимальне посилення випромінювання в центрі лінії активної речовини на зустрічних проходах через АКР. Проте розрахунок показав, що при звичайних швидкостях прокачування сумарний зсув центральної частоти складає ~ 10 кГц, що приблизно на три порядки менше ширини лінії випромінювання активної речовини, і тому на роботу АКР це майже не впливає. Доплерівський зсув частоти можна використати для отримання випромінювань двох частот в кільцевому АКР з прокачуванням активної речовини, що корисно, наприклад, при створенні гомодинних інтерферометрів для діагностики плазми. Такі схеми кільцевих АКР розроблено і запатентовано (рис.13).
Рис. 13. Схеми кільцевого двочастотного АКР.
Показано, що прокачування створює зсув частоти в кільцевому АКР - Дfпрокач. При цьому також слід враховувати зсув частоти, що задається газовим розрядом - Дfроз.:
, ,
де М - атомна вага суміші; м - динамічна в'язкість; ДU - різниця потенціалів; d - діаметр каналу; Lр - довжина розряду; л - довжина хвилі; I - струм розряду.
Об'ємна витрата робочих речовин - V1/t, та продуктивність систем відкачування - V3/t для отримання заданого зсуву частоти розраховуються:
,,
деP3, V3, T3 - тиск, об'єм і температура суміші біля входу у вакуумний насос.
Розрахунки показують, що з використанням стандартних засобів прокачування можна отримати різницю частот в кільцевому АКР для HCN лазера до 600 кГц. Зсув частоти можна плавно регулювати, змінюючи швидкість прокачування і об'єм додаткової розрядної секції.
Висновки
У дисертації наведено нові шляхи вирішення наукової проблеми з підвищення ефективності генерації та керування параметрами електромагнітних коливань терагерцевого діапазону в активних квазіоптичних резонаторах з газорозрядним збудженням активної речовини. У роботі досліджено і знайдено пояснення ряду фізичних явищ, що відбуваються в резонаторах. На підставі цих досліджень розроблено і реалізовано способи, що дозволяють підвищити ефективність і розширити функціональні можливості АКР і на їх основі запропоновано нові схеми, придатні для практичного використання.
Основні результати дисертаційної роботи полягають в наступному:
Вперше з'ясовано фізичні причини ефекту зміни форми та роздвоєння імпульсів ТГц генерації в одномодовому режимі, що спостерігається на певних довжинах АКР з газорозрядним збудженням активної речовини при незмінних імпульсах накачування змінним струмом. Встановлено, що основною фізичною причиною роздвоєння є зміна показника заломлення речовини в резонаторі внаслідок пульсацій газового розряду, що призводить до пульсацій оптичної довжини резонатора і періодичного відстроювання його від центру лінії випромінювання активної речовини. Запропоновано варіанти стабілізації настроювання резонатора на центр лінії випромінювання впродовж імпульсу накачування, що створює можливість підвищення ефективності імпульсних режимів генерації. Розроблено нові способи внутрішньорезонаторної частотної, амплітудної та імпульсної модуляції ТГц випромінювання.
2. Запропоновано нову методику моделювання форми імпульсів ТГц генерації в АКР, що працює в одномодовому режимі, з газорозрядним імпульсним збудженням активної речовини. Така методика дозволяє разом з безпосереднім впливом розрядного струму на потужність генерації враховувати також зміну оптичної довжини резонатора, яка також суттєво впливає на процес генерації. Врахування цих двох взаємозв'язаних факторів дає можливість прогнозувати також частоту генерації. Таке комплексне моделювання може використовуватись при здійсненні внутрішньо-резонаторної амплітудної і частотної модуляції випромінювання та при створенні свіп-лазерів ТГц діапазону. На підставі досліджень запропоновано нові способи підвищення ефективності процесу генерації в імпульсному режимі.
3. Обґрунтовано та перевірено можливість визначення з достатньо високою точністю різниці між частотою генерації в одномодовому режимі та центральною частотою лінії випромінювання активної речовини, базуючись на вимірах зміни довжини АКР відносно настроювання на резонанс. Розроблено методику і пристрої для резонансного вимірювання частоти генерації в межах полоси випромінювання активної речовини. Це дає можливість контролювати частоту випромінювання ТГц лазерів в межах діапазону перестроювання без використання частотовимірювальної апаратури та без обмежень рівня потужності випромінювання включно з точками зриву генерації.
4. Вперше детально досліджено і з'ясовано сумарний вплив таких факторів як час синтезу активної речовини та швидкість її прокачування на процес генерації в АКР з внутрішньо-резонаторним синтезом активної речовини. Розглянуто також вплив ефекту Доплера і ефекту Фізо на потужність генерації при прокачуванні активної речовини вздовж резонатора. Встановлено, що в досліджених резонаторах найбільш суттєвий негативний вплив спричиняє збільшення (при зростанні інтенсивності прокачування) зони синтезу активної речовини, в межах якої в резонаторі відсутнє підсилення. Досліджено та випробувано нові шляхи зменшення впливу розглянутих факторів на процес генерації. Запропоновано використовувати допплерівський зсув частоти від прокачування активної речовини для отримання двохчастотної генерації терагерцевого випромінювання в кільцевому резонаторі.
5. Запропоновано методику наглядного ілюстрування фізичної моделі виникнення подовжніх мод в АКР, що дозволяє розраховувати довжину резонатора, при якій можлива одно - та багаточастотна генерація, а також прогнозувати частоту і амплітуду генерації.
6. Запропоновано новий принцип плавного регулювання дифракційного зв'язку без зміни напрямку і перетину вихідного пучка в АКР, що має непрозоре вивідне дзеркало з незмінним отвором.
7. Розроблені нові системи збудження газового розряду в АКР, у тому числі крізь шар охолоджуючої рідини, які дозволяють знизити втрати і збільшити зону взаємодії випромінювання з активною речовиною. Розроблена нова система термостабілізації резонатора.
Список основних опублікованих робіт за темою дисертації
1. Каменев Ю.Е. Деполяризация излучения в HCN-лазере / Ю.Е. Каменев, Е.М. Кулешов, В.П. Радионов, А.А. Филимонова // Квантовая электроника. - 1994. - Т.21, №10. - С.941-942.
2. Дахов Н.Ф. Субмиллиметровый HCN лазер для биомедицинских исследований / Н.Ф. Дахов, Ю.Е. Каменев, В.К. Киселев, Е.М. Кулешов.В.П. Радионов // Радиофизика и электроника: Сб. научн. тр. / НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им.А.Я. Усикова - Харьков, 1997. - Т.2, №2 - С.150-153.
3. Дахов Н.Ф. Субмиллиметровый газоразорядный HCN лазер с внутренними пленочными электродами // Н.Ф. Дахов, Ю.Е. Каменев, В.К. Киселев, Е.М. Кулешов, В.П. Радионов // Радиофизика и электроника: Сб. научн. трудов / НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им А.Я. Усикова. - Харьков, 1998. - Т.3, №2. - С.64-65.
4. Киселев В.К. Гипервысокочастотная лазерная установка для биомедицинских исследований / В.К. Киселев, Е.М. Кулешов, В.П. Радионов, Н.Ф. Дахов, М.С. Яновский, В.И. Маколинец, Ф.С. Леонтьева, Б.Н. Шевцов, Т.Н. Гращенкова // Радиофизика и электроника: Сб. научн. трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им А.Я. Усикова. - Харьков, 2002. - Т.7, №1. - С.133-136.
5. Radionov V.P. Submillimeter Laser with Continuous Frequency Adjustment within the Limits of Laser Spectrum Line. / V. P. Radionov // Telecommunications and Radio Еngineering. - 2005. - V.63, №11. - Р.123-128.
6. Киселев В.К. Влияние времени синтеза активного вещества и интенсивности прокачки на параметры терагерцевого газоразрядного лазера / В.К. Киселев, В.П. Радионов, Н.Ф. Дахов // Радиофизика и электроника: Сб. научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им А.Я. Усикова. - Харьков, 2009. - Т.14, №1. - С.93-96.
7. Kiseliov V.K. Phenomenon of pulse lasing bifurcation in the alternating current pumped HCN-laser / V. K. Kiseliov, V. P. Radionov // Telecommunication and Radio Еngineering. - 2010. - V.69, i14. - Р.1293-1299.
8. Газорозрядний субміліметровий лазер з зовнішніми електродами: патент 60384 Україна: МПК Н01S3/097/Дахов М.Ф., Кісельов В.К., Кулєшов Є.М., Радіонов В.П. - № 2001042787; заявл.24.04.2001; опубл.15.10.2003, Бюл. № 10.
9. Двочастотний кільцевий газорозрядний лазер: патент 78871 Україна: МПК Н01S 3/097/Кісельов В.К., Радіонов В.П. - № а200504172; заявл.29.04.2005; опубл.25.04.2007, Бюл. №5.
10. Газорозрядний субміліметровий лазер: патент 86298 Україна: МПК Н01S 3/00/Кісельов В.К., Радіонов В.П. - № а200709205; заявл.13.08.2007; опубл.10.04.2009, Бюл. № 7.
11. Лазер з плавним регулюванням виведення випромінювання з резонатора: патент 91610 Україна: МПК Н01S 3/086/Кісельов В.К., Радіонов В.П. - № а200813063; заявл.10.11.2008; опубл.10.08.2010, Бюл. № 15.
12. Kiseliov V.K. Modelling of THz-laser radiation pulse shape / V. K. Kiseliov, V.P. Radionov // Proc. Int. Conf. On Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL 2010). - Sevastopol, 2010. - Р.268-269.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Вивчення проблеми управління випромінюванням, яка виникає при освоєнні діапазону спектру електромагнітних коливань. Особливості модуляції світла і його параметрів, що включає зміну поляризації, напрямку поширення, розподілу лазерних мод і сигналів.
контрольная работа [53,7 K], добавлен 23.12.2010Взаємодія електромагнітних хвиль з речовиною. Особливості поширення електромагнітних хвиль радіочастотного діапазону в живих тканинах. Характеристики полів, що створюються тілом людини. Електронні переходи в збудженій молекулі. Фоторецепторні клітини.
реферат [238,5 K], добавлен 12.02.2011Види аналізаторів спектру, їх особливості. Призначення і функціональні схеми базових приладів. Пояснення до функціональної схеми аналізатора частотного спектру генератора звукового та ультразвукового діапазону коливань. Вольтметр універсальний В7-16.
курсовая работа [303,0 K], добавлен 31.01.2014Застосування індуктивних нагромаджувачів, розрахунок параметрів. Процеси розмикання струму та генерації електронного пучка. Дослідження характеристик електронного прискорювача з плазмоерозійним розмикачем в залежності від індуктивності нагромаджувача.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 22.09.2011Загальна характеристика електричного струму і основної мішені його впливу - м'язів. Застосування в медицині теплового ефекту для прогрівання тканин. Розгляд дії інфрачервоного і найбільш значимих типів іонізуючого випромінювання на організм людини.
реферат [356,4 K], добавлен 27.01.2012Розповсюдження молібдену в природі. Фізичні властивості, отримання та застосування. Структурні методи дослідження речовини. Особливості розсіювання рентгенівського випромінювання електронів і нейтронів. Монохроматизація рентгенівського випромінювання.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.01.2010Опис основних фізичних величин електрики та магнетизму. Класифікація ватметра по призначенню та діапазону (низькочастотні, радіочастотні, оптичні). Характеристика аналогових приладів вимірювання активної потужності в однофазних колах змінного струму.
реферат [1,0 M], добавлен 07.02.2010Общие сведения об объемных резонаторах. Колебания типа Е и Н в цилиндрических и прямоугольных резонаторах. Классификация типов колебаний в резонаторах. Распределение токов на стенках резонатора. Решение волнового уравнения. Применение индексов m, n, p.
реферат [141,4 K], добавлен 19.01.2011Поглинена й експозиційна дози. Одиниці вимірювання дози випромінювання. Особливості взаємодії випромінювання з біологічними об'єктами. Дія іонізуючого випромінювання на організм людини. Залежність небезпеки від швидкості виведення речовини з організму.
реферат [38,2 K], добавлен 12.04.2009Існування електромагнітних хвиль. Змінне електромагнітне поле, яке поширюється в просторі з кінцевою швидкістю. Наслідки теорії Максвелла. Хвильові рівняння електромагнітних хвиль та рівняння Максвелла. Енергія електромагнітних хвиль, вектор Пойнтінга.
реферат [229,2 K], добавлен 06.04.2009Поведінка системи ГД перехідних режимів. Експериментальне дослідження процесів при пуску, реверсі та гальмуванні електричних генераторів. Алгоритм побудування розрахункових графіків ПП при різних станах роботи машини. Методика проведення розрахунку ПП.
лабораторная работа [88,2 K], добавлен 28.08.2015Енергія гармонічних коливань та додавання взаємно перпендикулярних коливань. Диференціальне рівняння затухаючих механічних та електромагнітних поливань і його рішення, логарифмічний декремент затухання та добротність. Вимушені коливання та їх рівняння.
курс лекций [3,0 M], добавлен 24.01.2010Загальна характеристика терагерцового випромінювання. Напівпровідникові гетероструктури. Загальна характеристика речовин GaAs, AlAs. Будова надрешітки. Рух електронів у статичному електричному полі та у терагерцових полях. Використання осцилятора.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 04.12.2014Дослідження теоретичних методів когерентності і когерентності другого порядку. Вживання даних методів і алгоритмів для дослідження поширення частково когерентного випромінювання. Залежність енергетичних і когерентних властивостей вихідного випромінювання.
курсовая работа [900,7 K], добавлен 09.09.2010Методика складання диференціального рівняння вимушених коливань. Амплітуда та фаза вимушених коливань (механічних і електромагнітних). Сутність і умови створення резонансу напруг у електричному ланцюзі. Резонансні криві та параметричний резонанс.
реферат [415,2 K], добавлен 06.04.2009Підвищення ефективності спалювання природного газу в промислових котлах на основі розроблених систем і технологій пульсаційно-акустичного спалювання палива. Розробка і адаптація математичної моделі теплових і газодинамічних процесів в топці котла.
автореферат [71,8 K], добавлен 09.04.2009Дослідження принципів побудови електричних мереж. Визначення координат трансформаторної підстанції. Вибір силового трансформатора. Розрахунок денних та вечірніх активних навантажень споживачів. Вивчення основних вимог та класифікації електричних схем.
курсовая работа [370,6 K], добавлен 07.01.2015Природні джерела випромінювання, теплове випромінювання нагрітих тіл. Газорозрядні лампи високого тиску. Переваги і недоліки різних джерел випромінювання. Стандартні джерела випромінювання та контролю кольору. Джерела для калібрування та спектроскопії.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 13.12.2010Вивчення спектрів електромагнитного випромінювання. Вивчення будови атомів та молекул, речовини в її різних агрегатних станах, різноманітних мінералів. Основний закон світлопоглинання Бугера-Ламберта-Бера. Закон адитивності. Сприйняття кольору і спектру.
презентация [1,5 M], добавлен 07.10.2017Гармонічний коливальний рух та його кінематичні характеристики. Приклад періодичних процесів. Описання гармонічних коливань. Одиниці вимірювання. Прискорення тіла. Періодом гармонічного коливального руху. Векторні діаграми. Додавання коливань.
лекция [75,0 K], добавлен 21.09.2008
