5.4.5. Исследование влияния исходного химического состава на длительность импульса излучения.

В своей работе я исследовала смеси СО₂:N₂:Не трех составов:

1 - СО₂:N₂:Не = 1:1:3; 2 - СО₂:N₂:Не = 1:1:4; 3 - СО₂:N₂:Не = 1:1:6.

В сводной таблице приведены общие результаты эксперимента зависимости длительности импульса от различных составов смеси при крайних значениях давления. Крайнее нижнее значение 1 Атм, крайнее верхнее 6 Атм.

Исходный химический состав СО2:N2:Не		1:1:6	1:1:4	1:1:3
τ, нс	1 Атм	30	25	10
	6 Атм	12	10	8

На рис. 12 наглядно видит как зависит спад длительности излучения от химического состава.

Рис. 12. Спад длительности импульса излучения в зависимости от увеличения давления

1 - СО₂:N₂:Не = 1:1:6; 2 - СО₂:N₂:Не = 1:1:4; 3 - СО₂:N₂:Не = 1:1:3.

Самый большой спад наблюдался при исследовании смеси 1:1:6, при исследовании смеси 1:1:3 спад практически не наблюдался. Начальная длительность была 10 нс, конечная 8 нс.

1. 5.4.6. Исследование влияния общего давления рабочей смеси на длительность импульса излучения

На рис. 9 представлены зависимости энергии лазерного излучения в импульсе от давления рабочей смеси. Длина резонатора L=20см, объем активной среды Vас=5х06х06 см³. Были рассмотрены три состава рабочей смеси:

1. СО₂:N₂:Не = 1:1:3

2. СО₂:N₂:Не = 1:1:4

3. СО₂:N₂:Не = 1:1:6

Энергия лазерного излечения в импульсе линейно возрастает с ростом давления. Наибольшее увеличение энергии лазерного излучения зафиксировано у смеси СО₂:N₂:Не = 1:1:3.

Рис.9. Значение энергии лазерного излучения в импульсе в зависимости от общего давления для различных составов рабочей смеси:

1 - СО₂:N₂:Не = 1:1:3; 2 - СО₂:N₂:Не = 1:1:4; 3 - СО₂:N₂:Не = 1:1:6

На рис. 10 представлены зависимости длительности импульсов лазерного излучения на полувысоте от давления рабочей смеси. С увеличением давления рабочей смеси длительность импульса практически линейно падает. Это обусловлено уменьшением скорости релаксационных процессов. Минимальную длительность импульса удалось зафиксировать для рабочей смеси СО₂:N₂:Не = 1:1:3 и она составила 8 нс.

Рис.10. Зависимость длительности импульсов лазерного излучения на полувысоте от общего давления рабочей смеси:

1 - СО₂:N₂:Не = 1:1:3; 2 - СО₂:N₂:Не = 1:1:4; 3 - СО₂:N₂:Не = 1:1:6

На рис. 11 представлены зависимости импульсной мощности лазерного излучения в зависимости от давления рабочей смеси. С увеличением давления импульсная мощность возрастает для всех видов смесей. Наиболее интенсивный рост наблюдается у смеси СО₂:N₂:Не = 1:1:3. Импульсная мощность рассчитывалась по формуле:

Рис.11. Зависимость импульсной мощности лазерного излучения от давления для различных составов рабочей смеси:

1 - СО₂:N₂:Не = 1:1:3; 2 - СО₂:N₂:Не = 1:1:4; 3 - СО₂:N₂:Не = 1:1:6

Табл. 2. Общая таблица полученных в ходе эксперимента данных для всех видов смесей:

смесь 1:1:3
Р, Атм	1	2	3	4	5	6
Wизл, мДж	15	40	70	90	115	150
τ1/2, нс	20	15	12	10	9	8
Римп, МВт	0,75	2,7	5,8	9	12,7	18,75
смесь 1:1:4
Р, Атм	1	2	3	4	5	6
Wизл, мДж	12	30	50	62	85	110
τ1/2, нс	25	20	15	14	12	10
Римп, МВт	0,8	1,5	3,3	4,4	7,08	11
смесь 1:1:6
Р, Атм	1	2	3	4	5	6
Wизл, мДж	9	11	15	27	34	40
τ1/2, нс	30	22	18	15	14	12
Римп, МВт	0,3	0,5	0,8	1,8	2,4	3,3

Выводы:

1. Энергия лазерного излучения возрастает с давлением рабочей смеси. Наибольший рост наблюдается у смесей с исходным составом СО₂:N₂:Не = 1:1:3. При давлении Р = 1 Атм. энергия составила 15 мДж, а при давлении Р = 6 Атм энергия увеличилась до 150 мДж.

2. Длительность импульса лазерного излучения уменьшается с ростом давления. В диапазоне исследуемых давлений (1 – 6 Атм.) наименьшей длительности импульса удалось добиться, применив смесь газов СО₂:N₂:Не = 1:1:3. Наименьшая длительность импульса составила 8 нс.

3. С ростом давления рабочей смеси наблюдается рост импульсной мощности лазера. Наиболее высоких значений импульсной мощности удалось достичь при использовании смеси газов в пропорции 1:1:3. Для смеси 1:1:3 импульсная мощность выросла с начального значения 0,8 МВт до 18,75 МВт. Для смеси 1:1:4: импульсная мощность изменялась в пределах от 0,8 МВт до 11 МВт, а для 1:1:6 от 0,3 МВт до 3,3 МВт.