1.1 Определение средней мощности излучения
Для углекислотного лазера рабочая точка соответствует максимуму выходной мощности, что можно назвать максимальным режимом.
Так как управление
осуществляется от внешнего сигнала
путем модуляции разрядного тока (такой
режим назовем модуляторным), то рабочую
точку целесообразно выбирать при среднем
значении выходной мощности
:
(1)
1.2 Определение коэффициентов ВтАх
Для расчета коэффициентов ВтАХ Экстремальный характер ВтАХ подсказывает вид аппроксимирующего ее многочлена:
(2)
где а,
b,
с - постоянные
коэффициенты, которые следует рассчитывать
по заданным точкам
и
.
а, b, c решается система уравнений.
(3)
С помощью аналитически заданной ВтАХ (2) рассчитываются допустимые пульсации тока излучателя и средний рабочий ток газоразрядной трубки соответствующий мощности излучения, определенной из соотношения (1).
1.3 Определение пульсации мощности излучения
При модуляторном
режиме, средняя во времени мощность
излучателя
вычисленная из соотношения (1). В этом
режиме заданные пульсации ограничивают
выходную мощность излучения значениями:
(4)
где
- это допустимые пульсации выходной
мощности излучения лазера
1.4 Определение пульсации тока
Соответствующие
значения тока
,
,
вычисляются подстановкой
в уравнение (2). Поскольку уравнение (2)
квадратное относительно
I,
то каждому значению
будет соответствовать два значения
тока I.
Оставлять
следует меньшие из них.
В результате решения уравнения:
откуда
Принимаем наименьшее
значение
;
откуда
Принимаем наименьшее
значение
;
откуда
Принимаем наименьшее
значение
;
1.5 Определение пульсации напряжения
Рабочее напряжение
на трубке
,
допустимый интервал измерения напряжения
,
обусловленный пульсациями, и динамическое
электрическое сопротивление
,
рассчитывается с помощью вольт– амперной
характеристики (ВАХ). ВАХ
отпаянных углекислотных газоразрядных
трубок в рабочем режиме излучателей
имеет падающий
характер (см. рис. 3.).
Рис. 3. Графическая иллюстрация расчета напряжений на газоразрядной трубке (ВАХ).
Удобная форма аппроксимации ВАХ газоразрядных лазерных трубок описывается уравнением
(5)
где
- напряжение и ток трубки соответственно,
а
и
- постоянные коэффициенты, которые
определяются по экспериментальным или
заданным значениям
.
Рассчитаем
коэффициенты
и
путем решения уравнения (5), подставив
в него заданные начальные
и конечные
точки ВАХ. Получим систему:
Решив ее, получим:
Порядок расчета
по ВАХ (5) аналогичен расчету токов по
ВтАХ (2). То есть по уже известным токам
трижды,
воспользовавшись уравнением (5) с
рассчитанными коэффициентами
и
,
определим пульсации напряжения:
1.6 Определение динамического сопротивления
Динамическое
сопротивления
определяется
через производную
.
При аналитически заданной ВАХ в форме
(5) его зависимость от тока и параметров
ВАХ будет описано выражением:
(6)
При падающих ВАХ сопротивление отрицательно, что является формальным электрическим проявлением неустойчивости разряда в плазме газов без принятия специальных мер по его стабилизации, в частности, электронными методами за счет схемотехнических решений ИП.
