Автоколебания в неустойчивом резонаторе быстропроточного СО2 лазера и возможности управления временными параметрами генерациидипломная работа (Специалист)
Аннотация:Проанализирована кинетическая модель активной среды СО2 лазера, использовавшаяся ранее для описания динамики генерации лазера с неподвижной средой. Эта модель усовершенствована с целью описания динамики быстропроточного СО2 лазера с неустойчивым резонатором.
С помощью численного моделирования найдены условия возбуждения автоколебательных режимов краевых и внутренних пролетных колебаний в условиях неоднородной накачки среды в неустойчивом резонаторе. Показано, что насыщенные автоколебания поддерживаются пространственной модуляцией усиления среды, достигающей оси резонатора, причем в первом случае решающую роль играет модуляция, которая происходит на краю зеркала, во втором – на внутреннем градиенте поля в зоне неоднородности накачки.
Показано, что при сходных условиях возбуждения в разных рабочих смесях обнаруживается различная динамика генерации. Существенное влияние на динамику генерации оказывает скорость колебательного обмена между компонентами рабочей смеси, а также увеличение населенности нижнего рабочего уровня за счет вынужденных переходов.
Показано, управляющим параметром, изменяя который, можно управлять динамикой генерации в СО2 БПЛ, является пространственный профиль накачки. Изменяя, в частности, ширину зоны, в которой имеет место спад скорости накачки , можно переключать стационарный режим генерации на импульсно-периодический с разной частотой следования импульсов, а также на хаотический режим.
Найдено, что при изменении управляющего параметра эволюция установившихся режимов вблизи границы устойчивости стационарной генерации имеет характер бифуркаций. Последовательность таких бифуркаций образует сценарий перехода системы к хаотической динамике. Сценарий перехода к хаосу в СО2 БПЛ оказался близким к сценарию Шарковского.