Скорость - накачка
Cтраница 4
Таким образом, вертикальная скорость на верхней границе геострофической области равна сумме вертикальной скорости на свободной поверхности, не зависящей от действия сил трения, и скорости, связанной с засасыванием жидкости в верхний экмановский слой под воздействием приложенного касательного напряжения. Важно снова отметить, что скорость, связанная с накачкой жидкости в верхний экмановский слой, не зависит от того, как мы описываем мелкомасштабную турбулентность. Для сохранения массы жидкость засасывается в экмановский слой со скоростью, пропорциональной дивергенции полного экмановского потока. Поскольку последний не зависит от коэффициента турбулентной вязкости, то этим же свойством обладают его дивергенция, и, следовательно, скорость накачки жидкости в экмановский слой. [46]
Выше рассматривались случаи, когда сама реакция служила причиной возникающих отклонений от равновесия. В последнее время интенсивно развиваются физические методы стимулирования газофазных реакций, в частности лазерная накачка в ИК-диапазоне. При решении задач этого направления принципиальное значение имеют вопросы кинетики заселенностей и, в частности, колебательной кинетики, так как любое воздействие на вещество ( тепловое, химическое, электронный удар, оптическая накачка) приводит к перераспределению заселенности уровней, которые определяют кинетику и механизм химических реакций. Широко проводимые в настоящее время исследования касаются самых различных аспектов кинетики в существенно неравновесных условиях и включают: а) изучение вида функций распределения по колебательным уровням; б) определение общей скорости релаксации колебательной энергии; в) нахождение зависимости неравновесного запаса колебательной энергии от скорости накачки внешним источником, приводящим к разогреву колебаний; г) анализ взаимного влияния колебательной релаксации и химического процесса ( диссоциация молекул, бимолекулярная реакция компонент смеси), а также, например, генерации на колебательно-вращательных переходах. [47]
Уравнения (1.10) описывают баланс населенностей энергетических уровней ионов неодима в активной среде. Их физический смысл вполне очевиден: концентрация населенности каждого из уровней возрастает за счет поступления ионов с соседних ( нижних или верхних) и убывает за счет ухода ионов с этого уровня на соседние. Фактическое значение населенностей уровней в каждый момент времени определяется соотношением скоростей этих двух процессов. Переходы ионов совершаются как под воздействием колебаний решетки и внутриатомных процессов, так и за счет поглощения излучения накачки. Коэффициент шн описывает мощность накачки и называется скоростью накачки. Он показывает, какая часть ионов, находящихся на основном уровне в единице объема, переходит вверх за 1 с под воздействием накачки. Величина WH пропорциональна объемной плотности мощности накачки в активной среде. [48]
 |
Качественная картина поведения инверсии населениостей N и полного числа фотонов q в резонаторе как функция скорости накачки Wp. [49] |
Эти уравнения описывают непрерывный режим работы четырехуровневого лазера. Рассмотрим их более подробно. Прежде всего следует заметить, что уравнение ( 5.29 а) показывает, что равенство NQ NC выполняется даже при Wp Wcp. В стационарных условиях инверсия населенностей NO всегда равна критической инверсии Nc. Если же Wp Wcp, то как следует из (5.29), qo линейно возрастает с ростом Wp, в то время как инверсия населенностей NO остается постоянной и равной критической. Это поясняется на рис. 5.3, на котором представлены зависимости величин N и q от скорости накачки WP. Заметим, что при накачке ниже пороговой 7 0, и из уравнения ( 5.18 а) получаем N [ Wpt / ( 1 - Wpt) ] Nt. Но поскольку обычно выполняется условие N0 Nc. [50]
Лазер на АИГ: Nd мы сознательно не рассматривали. Как это следует из табл. 7.1, сечение для вынужденного излучения в лазере на АИГ примерно в 20 раз больше, чем в обоих рассмотренных типах лазеров. В результате этого инверсия населенномей снимается значительно быстрее и предположение, сделанное при получении уравнения (7.46) ( йСапор), больше не выполняется, что не позволяет использовать примененный выше приближенный метод расчета. Обусловленное им более быстрое снятие инверсии повышает вероятность срыва режима формирования импульсов, в результате чего требуемые для синхронизации мод скорости накачки также растут. С другой стороны, однако, более быстрое снятие инверсии населенностей благоприятным образом сказывается на снижении вероятности установления режима двойных импульсов, которая поэтому при не слишком больших скоростях накачки оказывается существенно меньшей. Обеспечение малой вероятности установления режима двойных импульсов, как следует из предыдущего рассмотрения, в большей степени сужает диапазон допустимых изменений параметров установки, чем обеспечение малой вероятности срыва режима установления импульсов. Поэтому большее значение сечения излучения повышает при оптимальных условиях стабильность режима генерации коротких импульсов, что подтверждается экспериментом. [51]
На линиях генерации Р ( 28), Р ( 30) вероятность синхронизации была значительно ниже. На линиях Р ( 24) Р ( 22) синхронизация практически отсутствовала, наблюда-лось лишь некоторое удлинение, импульса генерации. Как известно, для получения режима синхронизации необходимо, чтобы время восстановления начального пропускания фильтра было не больше обратной полуширины контура усиления активной среды. Ширина контура усиления активной среды С0г: Na: He 1: 1: 4 составляет около 0 03 см при атмосферном давлении, что требует времени срабатывания фильтра - I не. Ясно, что синхронизация мод при насыщении основного перехода практически невозможна, так как полученное нами значение С10 30 не значительно больше необходимого времени. Поэтому скорее всего синхронизация мод происходит при насышенш горячего перехода, что хорошо согласуется с нашими экспериментальными результатами. Сечение горячего перехода, а следовательно, и скорость накачки, имеет максимум вблизи линии генерации Р ( 26), что способствует установление режима на этой частоте. Малая вероятность установления режима синхронизации на линиях Р ( 28), Р ( 30) связана скорее всего либо с малым заселением состояния - е либо с малым сечением, а следовательно, и скоростью накачки горячих переходов на этих частотах. [52]
На линиях генерации Р ( 28), Р ( 30) вероятность синхронизации была значительно ниже. На линиях Р ( 24) Р ( 22) синхронизация практически отсутствовала, наблюда-лось лишь некоторое удлинение, импульса генерации. Как известно, для получения режима синхронизации необходимо, чтобы время восстановления начального пропускания фильтра было не больше обратной полуширины контура усиления активной среды. Ширина контура усиления активной среды С0г: Na: He 1: 1: 4 составляет около 0 03 см при атмосферном давлении, что требует времени срабатывания фильтра - I не. Ясно, что синхронизация мод при насыщении основного перехода практически невозможна, так как полученное нами значение С10 30 не значительно больше необходимого времени. Поэтому скорее всего синхронизация мод происходит при насышенш горячего перехода, что хорошо согласуется с нашими экспериментальными результатами. Сечение горячего перехода, а следовательно, и скорость накачки, имеет максимум вблизи линии генерации Р ( 26), что способствует установление режима на этой частоте. Малая вероятность установления режима синхронизации на линиях Р ( 28), Р ( 30) связана скорее всего либо с малым заселением состояния - е либо с малым сечением, а следовательно, и скоростью накачки горячих переходов на этих частотах. [53]
Страницы: 1 2 3 4