satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical Universitysat-244Research ArticleПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫINSTRUMENTATION ENGINEERING, METROLOGY AND INFORMATION MEASURING INSTRUMENTS AND SYSTEMSКИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНОГО CO2-ЛАЗЕРА С БЫСТРОЙ ПРОКАЧКОЙKINETIC MODEL OF ELECTRIC-DISCHARGE СО2-LASER WITH FAST FLOWНевдахВ. В.NevdakhV. V.

Доктор физико-математических наук, доцент

sat@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201325082013043237Copyright © Невдах В.В., 20132013Невдах В.В.Nevdakh V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/244

Разработана уточненная кинетическая модель непрерывного электроразрядного СО2-лазера с быстрой прокачкой (БП). Получены выражения, связывающие ненасыщенный коэффициент усиления, интенсивность насыщения и выходную мощность CO2-лазера с БП со скоростями возбуждения и временами жизни лазерных уровней. Показано, что намного бóльшая удельная выходная мощность СО2-лазера с БП, по сравнению с лазером без прокачки, обусловлена бóльшими скоростями возбуждения и прокачки, или бóльшей интенсивностью насыщения. При поддержании устойчивого разряда одна и та же выходная мощность СО2-лазера с БП может быть получена при различных условиях разряда и комбинациях скорости прокачки, состава смеси и температуры активной среды.

The paper presents a kinetic model of CW electric-discharge CO2-laser with fast flow. Expressions linking a non-saturated gain ratio, saturation intensity and output power of the fast-flow laser with excitation rates and relaxation times of laser levels have been obtained in the paper. The paper demonstrates that the higher excitation and flow rates or higher saturation intensity provide considerably higher specific output power of the fast-flow CO2-laser in comparison with a sealed-off CO2-laser. While maintaining a steady discharge the same output power of the fast-flow CO2-laser may be obtained under various discharge conditions and combinations of fast flow rate, gas mixture composition and active media temperature.

ReferencesВиттеман, В. CO2-лазер / В. Виттеман. – М. : Мир, 1990. – 360 с.Виттеман, В. CO2-лазер / В. Виттеман. – М. : Мир, 1990. – 360 с.Hill, A. E. High-power electric CO2 lasers / A. E. Hill // Gas lasers / Ed. by M. Endo, R. F. Walter. – N.Y. : CRC Press 2007. – P. 287–340.Hill, A. E. High-power electric CO2 lasers / A. E. Hill // Gas lasers / Ed. by M. Endo, R. F. Walter. – N.Y. : CRC Press 2007. – P. 287–340.Гордиец, Б. Ф. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры / Б. Ф. Гордиец, А. И. Осипов, Л. А. Шелепин. – М. : Наука, 1980. – 512 с.Гордиец, Б. Ф. Кинетические процессы в газах и молекулярные лазеры / Б. Ф. Гордиец, А. И. Осипов, Л. А. Шелепин. – М. : Наука, 1980. – 512 с.Nath, A. K. Scaling of laser power with N2 partial pressure in a convective-cooled CW CO2 laser / A. K. Nath, M. Kumar // IEEE J. Quant. Electron. – 1993. – Vol. 29, № 4. – P. 1199–1204.Nath, A. K. Scaling of laser power with N2 partial pressure in a convective-cooled CW CO2 laser / A. K. Nath, M. Kumar // IEEE J. Quant. Electron. – 1993. – Vol. 29, № 4. – P. 1199–1204.Golubev, V. S. Scaling laws for designing high-power CW CO2 lasers / V. S. Golubev, A. K. Nath // Proc. SPIE. – 2000. – Vol. 4165. – P. 42–55.Golubev, V. S. Scaling laws for designing high-power CW CO2 lasers / V. S. Golubev, A. K. Nath // Proc. SPIE. – 2000. – Vol. 4165. – P. 42–55.High-power two-dimentional waveguide CO2 laser arrays / K. M. Abramski [et al.] // IEEE J. Quantum Electron. – 1996. – Vol. 32, № 2. – P. 340–348.High-power two-dimentional waveguide CO2 laser arrays / K. M. Abramski [et al.] // IEEE J. Quantum Electron. – 1996. – Vol. 32, № 2. – P. 340–348.Невдах, В. В. О влиянии температуры на создание инверсии в активных средах электроразрядных СО2-лазеров / В. В. Невдах // Квант. электрон. – 2001. – Т. 31, № 6. – С. 525–528.Невдах, В. В. О влиянии температуры на создание инверсии в активных средах электроразрядных СО2-лазеров / В. В. Невдах // Квант. электрон. – 2001. – Т. 31, № 6. – С. 525–528.Tsui, K. H. Influence of the unstable glow discharge plasma state on the CW CO2 laser output / K. H. Tsui, R. A. D. Zanon, C. A. Massone // IEEE J. Quantum Electron. – 1993. – Vol. 29, № 7. – P. 2138–2140.Tsui, K. H. Influence of the unstable glow discharge plasma state on the CW CO2 laser output / K. H. Tsui, R. A. D. Zanon, C. A. Massone // IEEE J. Quantum Electron. – 1993. – Vol. 29, № 7. – P. 2138–2140.Невдах, В. В. Оптимизация соотношения CO2:N2:He в активных средах непрерывных электроразрядных CO2-лазеров / В. В. Невдах, Г. Монире // Журн. прикл. спектр. – 2004. – Т. 71, № 4. – С. 490–496.Невдах, В. В. Оптимизация соотношения CO2:N2:He в активных средах непрерывных электроразрядных CO2-лазеров / В. В. Невдах, Г. Монире // Журн. прикл. спектр. – 2004. – Т. 71, № 4. – С. 490–496.Hill, A. E. Practical implementation of a CO2-laser-coupled quantum heat engine / A. E. Hill, Y. V. Rostovtsev, M. O. Scully // Phys. Rev. – 2005. – A 72, 043802Hill, A. E. Practical implementation of a CO2-laser-coupled quantum heat engine / A. E. Hill, Y. V. Rostovtsev, M. O. Scully // Phys. Rev. – 2005. – A 72, 043802Невдах, В. В. Влияние температуры активной среды на работу CO2-лазера с быстрой прокачкой / В. В. Невдах, К. И. Аршинов, О. Л. Гайко // Оптика и спектроскопия. – 2009. – Т. 107, № 3. – С. 398–402.Невдах, В. В. Влияние температуры активной среды на работу CO2-лазера с быстрой прокачкой / В. В. Невдах, К. И. Аршинов, О. Л. Гайко // Оптика и спектроскопия. – 2009. – Т. 107, № 3. – С. 398–402.Rigrod, W. W. Homogeneously broadened cw lasers with uniform distributed loss / W. W. Rigrod // IEEE J. Quant. Electron. – 1978. – Vol. 14, № 5. – P. 377–381.Rigrod, W. W. Homogeneously broadened cw lasers with uniform distributed loss / W. W. Rigrod // IEEE J. Quant. Electron. – 1978. – Vol. 14, № 5. – P. 377–381.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.