Кинетические модели химических лазеров и их приложения Игошин, Валерий Иванович

Краткое описание

Игошин, Валерий Иванович.Кинетические модели химических лазеров и их приложения : диссертация ... доктора физико-математических наук : 01.04.21. - Москва, 1997. - 472 с. : ил.

Оглавление диссертациидоктор физико-математических наук Игошин, Валерий Иванович
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСНОВЫ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ
ЛАЗЕРОВ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ЧИСЛЕННОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ.
§1 .Качественный анализ работы химических лазеров
1 .Удельная мощность излучения 31 2.3акономерности развития инверсной населенности при
химической накачке. 38 3.Энергетические характеристики химического лазера и их
зависимость от физико-химического механизма
§2.Неравновесное возбуждение при химических реакциях. 50 §З.Инверсия населенностей и усиление излучения при
колебательно-вращательных переходах. 55 1 .Условие усиления, понятие о полной и частичной инверсии населенностей. 55 2.Коэффициент усиления. 58 §4.Элементарные процессы колебательной релаксации. 59 §5.Основные уравнения, описывающие физико-химические
процессы в лазерной среде
1 .Радиационные процессы
2.Химическая кинетика
3.Колебательно-вращательная кинетика
4.Уравнение сохранения энергии
5.Генерация излучения в газовых потоках. 77 §6.0сновные задачи численного кинетического моделирования
химических лазеров
ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ ГЕНЕРАЦИИ И УСИЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ В КОЛЕБАТЕЛЬНО-ВРАЩАТЕЛЬНОМ СПЕКТРЕ 84 МОЛЕКУЛ.
§1 .Вычислительно эффективная квазистационарная модель многоуровнего лазера: приближение вращательного равновесия
§2.Теория химического лазерного усилителя мощности на
основной гармонике и обертонах молекулярных колебаний. 101 1 .Постановка задачи
2.Эффективность преобразования химической энергии в световую на обертонах
3.Усиление излучения на основной гармонике и обертонах в условиях нестационарной накачки
§3.Вычислительно эффективная квазистационарная модель многоуровневого химического лазера, учитывающая вращательную неравновесность и ангармонизм колебаний молекул
1.0 возможности анализа энергетики многоуровневого химического лазера с помощью эквивалентной двухуровневой схемы возбуждения
2.Формулировка модели вращательного резервуара для расчета характеристик химического лазера, решение урав- 119 нений.
3.Обобщение кинетической модели на ангармонические осцилляторы
§4.06 эффективности лазеров с колебательно-вращательной
инверсией населенностей
§5.Многолинейчатая квазистационарная модель молекулярных и
химических лазеров
ГЛАВА 3. НСЬ-ЛАЗЕР НА РЕАКЦИЯХ Н2+СХ2, Н+СЬ2
§1 .Импульсный химический НС1-лазер на реакции Н2+СЛ2
1 .Кинетическая схема реакции Н2+С12- 141 2.Интегрирование кинетических уравнений и обсуждение
результатов
§2.Пути увеличения эффективности НС1-лазера
ГЛАВА 4. НГ-ЛАЗЕР НА РЕАКЦИИ Н2+¥2
§1 .Механизм реакции водорода со фтором, взрывные пределы
§2.Обзор основных теоретических и экспериментальных
результатов по фтороводородному лазеру (ФВЛ)
§З.Расчетно-кинетические модели фтороводородного лазера
1.Моделирование в приближении вращательно-равновесного гармонического осциллятора (модель 1)
2.Моделирование ФВЛ с учетом вращательной неравновесности и ангармонизма излучающих молекул (модель 2)
§4.Расчет влияния основных факторов на энергетику и динамику излучения импульсного ФВЛ, сравнение теории с экспериментом, генерация на обертонах
260
ГЛАВА 5. HF-HCl-ЛАЗЕР НА ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ C1F+H2
§1 .Состояние эксперимента
§2.Кинетическая модель HF-HCl-лазера на цепной реакции
C1FcH2
§3.Расчет индуцированного излучения в системе C1F-H2 и
интерпретация механизма работы лазера
ГЛАВА 6. СО2-ЛАЗЕР НА ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ D2+F2 С ПЕРЕДАЧЕЙ ЭНЕРГИИ ОТ МОЛЕКУЛ DF(DF-C02-ЛАЗЕР)
§1 .Качественное обсуждение кинетической схемы химической
накачки с передачей энергии
§2.Кинетика элементарных процессов и методика расчета
лазерных характеристик
§3.Расчет влияния основных факторов на энергетику DF-CO2-лазера.
§4.Механизм возбуждения и тушения генерации
§5.Сравнение расчетной удельной энергии генерации с данными
эксперимента
§6.0 возможности использования энергетического разветвления цепи для генерации когерентного излучения с высоким квантовым выходом
ГЛАВА 7. ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ АВТОНОМНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ НА ФОТОН-НО-РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦЕПНЫХ РЕАКЦИЯХ
§1 .Об инициировании химических лазеров ИК-излучением,
состояние эксперимента
§2.Новые методы получения свободных атомов под действием
ИК-излучения
§3.Основные результаты расчетов характеристик лазерных
ОР-С02-усилителей на ФР цепных реакциях
§4.Обоснование возможности создания химического
H2-F2-лазера, инициируемого испарением мелкодисперсных частиц под действием ИК-излучения. 308 §5.Импульсные химические HF и DF-CO2 лазеры на фотонно-
разветвленной цепной реакции, инициируемой термическим разложением мелкодисперсных частиц NaN3
§6.Моделирование однопроходного HF-усилителя на ФР реакции
с помощью уравнения переноса излучения
§7.Фотонно-разветвленный процесс в телескопическом резонато-
ре, оптическая схема лазерной системы с усилением по энергии 10^
§8.Волновая оптика усилителя на автоволновой фотонно-
разветвленной реакции в неустойчивом телескопическом резонаторе
§9.Инициирование химического Н2-Р2-лазера при резонансном
колебательном возбуждении молекул НР
ГЛАВА 8. ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ АТОМНО -
МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЗАХ
§1 .Лазерные методы исследования элементарных процессов
1 .Метод максимального усиления
2. Метод температуры равного усиления
3.Метод температуры нулевого усиления
4.Метод зондирования усиливающей среды в лазерной
системе генератор-усилитель
5.Метод измерения времени задержки сигнала генерации
6.Метод измерения времени затухания индуцированного излучения
7.Метод измерения энергии излучения в зависимости от давления релаксанта
§2.Исследование процессов передачи энергии при столкновении
молекул с помощью химических лазеров
1.УУ-обмен энергии в хлористом водороде
2.Передача энергии от ББ к С02 и от ОБ к СО2. 354 §3.Определение констант скорости химических реакций по
индуцированному излучению образующихся молекул
ГЛАВА 9. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРАКТИЧЕСКИХ
ПРИМЕНЕНИЙ ХИМИЧЕСКИХ ЛАЗЕРОВ
§1.Основания для применения химических лазеров в лазерной
технологии и термоядерном синтезе
§2.Расчет характеристик короткоимпульсного ФВЛ;
концептуальные схемы лазера, перспективные для целей ЛТС и лазерной технологии; химико-эксимерный лазер
§3.Численный анализ кислородно-йодного лазера (ХКЙЛ)
1 .Экспериментальные результаты
2.Анализ энергетики ХКЙЛ в непрерывном и импульсном режимах работы
3.Численный анализ расходимости излучения ХКЙЛ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
1 .Листинг программы расчета характеристик химического лазера на цепной реакции фтора с водородом
2.Расчетно-кинетическая модель фотонно-разветвленного цепного процесса в системе В2-Р2-С02-Не-СНзР
3.Кинетика КгР-лазера, инициируемого ИК излучением химического лазера
4.Листинг программы расчета характеристик КгР-лазера, возбуждаемого ИК излучением химического лазера
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ