Расчет геометрии активного элемента.

Выберем соотношение между компонентами газовой смеси 1:1:4

При давлении более 10 мм рт. ст. имеет место преимущественно столкновительное уширение, величина которого зависит от компонентного состава, температуры газовой смеси Тг и линейно растет с увеличением давления р.

мм рт.ст.

Ширина линии неоднородного уширения рассчитывается по формуле , где

с - скорость света ,

к - постоянная Больцмана

- частота излучения неподвижной частицы .

По этим данным определяется коэффициент :

Оптимальный диаметр разрядного капилляра d уменьшается с увеличением давления и составляет примерно

1,2..1,6/(xc*p)

Рассчитаем ненасыщенный коэффициент усиления активной среды:

Величина параметра насыщения:

Вычислим длину активного элемента.

Расчет потерь.

Дифракционные потери связаны с рассеиванием светового потока на краях зеркал. Расстояние L между зеркалами (длина резонатора) выбирается исходя из конструктивных особенностей так, чтобы в пространстве между зеркалами можно было разместить активный участок разрядного канала. Кроме того, в лазере, имеющем внешние зеркала, необходимо оставить место для размещения окон.

Возьмем длину резонатора выше длины разрядного канала.

При малых диаметрах разрядного капилляра (d<0.15 см) дифракционные потери могут оказаться очень большими, что сделают невозможной генерацию лазерного излучения. В этом случае следует перейти к волноводному режиму работы лазера.

Так как

см, < 0.15 см, поэтому переходим к волноводному режиму.

В волноводном режиме дифракционные потери не возникают, но имеют место потери на распространение р, связанные с поглощением и рассеянием излучения на боковых стенках.

Re - действительная часть от комплексного параметра показателя распространения излучения в данном материале. В качестве материала внутренней поверхности стенок будем использовать алюминия.

В силу особенностей формирования электромагнитного поля в условиях волноводного режима возникают потери в просвете между краем волноводного канала и поверхностью зеркала. Анализ условия возникновения таких потерь приводит к выражению, где  = 0.3 см (зазор между поверхностью зеркала и краем волновода).

В качестве материала окон будем использовать KCl.

Для обеспечения минимальных потерь и получения поляризованного излучения окна устанавливаются под углом Брюстера .

n-коэффициент преломления (для KCl n=1,46)

Показатель поглощения (для KCl =0,0004) необходимо учитывать при расчете потерь на поглощение в окнах. Потери , связанные с поглощением в окнах , определяются выражением , в котором -толщина окна (2..3мм)

Возьмем толщину окна 0,2 см

Потери, связанные с поглощением излучения в окнах:

Неточность установки зеркал определяется техническими возможностями и нестабильностью положения зеркал из-за тепловых деформаций.

В условиях современного производства можно принять:

Потери, связанные с неточностью установки зеркал, определяются как:

Потери, связанные с несовершенством поверхности полупрозрачного зеркала:

Полные потери определяются как сумма всех возможных потерь при выбранном конструктивном исполнении лазера