Cтраница 4
Создавая аксиальный градиент температуры и поддерживая ее во входном конусе экструдера выше эффективной Гпл текущего полимера, перемещают зону кристаллизации в начало капилляра. В результате этого затвердевший полимер имеет ту же форму, что и капилляр; его продавливание требует в 15 раз меньших давлений, чем продавливание полимера, кристаллизующегося в конусе. Однако и в этом случае динамическая стабильность процесса отсутствует. [46]
Возьмем правую спираль, ось которой имеет направление Е, как показано на рис. Д-1. Сила, действующая на электрон е, движущийся по спирали, со стороны электрического поля равна e - EsinQ. Полагаем, что эта сила уравновешена динамической стабильностью и силой инерции пропорционально расстоянию от начала. [47]
Подставляя значения h 2 - 102 - - 5 - 104 Вт / м2 - К и k к 300 - - 1000 Вт / м - К ( для меди), находим, что отношение rh / re для пластины с полутолщиной а 1 мм лежит между 15 и 10 в зависимости от величины магнитного поля. Это означает, что теплоотвод с поверхности ( подобно магнитной диффузии) в многоволоконных проводах является более медленным процессом по сравнению с выравниванием температуры внутри провода. Поэтому в дальнейшем при изложении приближенной теории динамической стабильности будем считать, что температура постоянна по сечению провода. [48]
Целесообразность выделения данного варианта в отдельный случай обусловлена тем, что резонаторы подобного типа нашли широкое распространение. Было показано, что в них происходит эффективное подавление мод высокого порядка при сохранении высокой эффективности генерации и почти дифракционной расходимости выходного излучения, они характеризуются низкой чувствительностью к малым разъюстировкам отдельных элементов резонатора, отсутствием изрезанности поперечной структуры внутрирезонаторного излучения и, как следствие этого, отсутствием горячих точек внутри резонатора, могущих привести к оптическому пробою внутрирезонаторных элементов. В дополнение к этому из проведенного выше анализа следует, что они обладают динамической стабильностью и, следовательно, сравнительно малой чувствительностью к оптическим искажениям внутрирезонаторных элементов. Эти обстоятельства заставляют уделить резонаторам подобного типа более пристальное внимание. [49]
Однако использование динамически стабильных резонаторов и в случае многомодовых лазеров дает целый ряд преимуществ. Это позволяет повысить стабильность всего технологического процесса. Во-вторых, и это весьма важно с практической точки зрения, работая в точке динамической стабильности, мы имеем почти симметричную зависимость выходных характеристик лазера, как при увеличении, так и при уменьшении мощности накачки относительно расчетного значения. При этом качество пучка не ухудшается, т.е. г туо, где туо - качество пучка в точке динамической стабильности. Это следует из формулы (4.120) и из того факта, что при динамической стабильности имеет место минимум размера основной моды в АЭ. Вывод резонатора из состояния динамической стабильности приводит к улучшению качества излучения, однако это сопровождается, как правило, фокусировкой излучения на внутрирезонаторных элементах, увеличением чувствительности мо-довой структуры к термооптическим искажениям АЭ, сужением области устойчивости. Эти обстоятельства позволяют сделать вывод о целесообразности использования при построении мощных твердотельных лазеров технологического назначения динамически стабильных, как одноэлементных, так и многоэлементных схем резонаторов. При этом динамически стабильный резонатор следует рассчитывать для такой ТЛ АЭ рт, которая имеет место при мощности накачки, лежащей посередине возможного рабочего диапазона. [50]
Следовательно, для волокна критерий динамической стабильности приводит к предельному значению радиуса а / 8d 59 мкм. С практической точки зрения оправданно взять волокно радиусом 30 мкм, что соответствует уменьшению эффективного критического температурного интервала в волокне с 2 3 до 1 7 К. Таким образом, требования к размерам сверхпроводящих волокон оказываются примерно одинаковыми с точки зрения обеспечения как динамической, так и адиабатической стабильности. Разумеется это совпадение является чисто случайным, поскольку при адиабатической стабильности существенное значение имеет теплоемкость материала, в то время как при динамической стабильности основная роль отводится стационарному теплоотводу. [51]
Однако наш анализ резонаторов мощных твердотельных лазеров с малым уровнем термооптических искажений был бы неполным, если бы мы не обсудили, хотя бы коротко, возможность использования неустойчивых резонаторов других типов. Из рис. 4.8 следует, что при высоком уровне гауссовых потерь 7о 0 8 - 0 9, влияние флуктуации Т Л АЭ проявляется достаточно слабо. Поскольку такие большие потери могут соответствовать оптимальным значениям в лазерах с достаточно большим коэффициентом усиления, для них допустимо использование резонаторов, не обладающих динамической стабильностью. [52]
![]() |
Экранирующие токи в стопке ленточных проводов во внешнем магнитном поле, перпендикулярном плоскости ленты. [53] |
Такая форма провода для ряда высокополевых сверхпроводящих соединений, таких, как NbgSn, обусловлена особенностями технологии их получения: либо путем осаждения из газовой фазы на подложку, либо методом диффузии с поверхности ( гл. Ленточный провод представляет собой слоистую пластину с весьма тонкими сверхпроводящими слоями. Такая пластина адиабатически устойчива во внешнем магнитном поле, строго параллельном ее широкой плоскости. В адиабатических условиях стопка ( галета) таких лент становится абсолютно неустойчивой относительно скачков потока. Однако динамическая стабильность может быть обеспечена благодаря замедлению движения магнитного потока и улучшению условий теплоотвода. На практике это достигается путем совместной намотки сверхпроводящей ленты и медной фольги и охлаждения торцевых плоскостей получающейся галеты жидким гелием. [54]
![]() |
Одномодовый резонатор с плоским и выпуклым зеркалами. Зависимость параметров динамически стабильного резонатора с выпуклым. [55] |
Данная схема характеризуется четырьмя параметрами рт, d, а и R. Поскольку величина рт определяется средним уровнем накачки АЭ, то ее можно считать изначально заданной. Остается три свободных параметра. При расчете схемы следует удовлетворять двум условиям. Первое - это условие динамической стабильности схемы (4.48), второе - обеспечение заданного размера основной моды в месте расположения АЭ, определяемого либо соотношением (4.47), либо радиусом АЭ. Поэтому в схеме, изображенной на рис. 4.11, реально имеется лишь один свободный параметр. [56]
Типичное значение коэффициента теплопередачи примерно равно 0 1 Вт / см2 - К. Лента, применяемая в катушках, навитых слоями, имеет меньшую ширину и более толстый слой Nb3Sn, чем лента, показанная на фиг. Это и наблюдается на практике. Оказывается, что, когда нарушается условие динамической стабильности, происходят сложные быстрые процессы, связанные с перетеканием тока в слой нормального металла и теплопередачей в медь, уложенную между слоями сверхпроводника. Соответствие результатов этих процессов, полученных на вычислительных машинах и экспериментальным путем, показывает, что лимитирующая плотность транспортного тока в катушках с рядовой укладкой ( а, возможно, также и в дисковых) действительно определяется описанными процессами. [57]
В заключение данного рассмотрения отметим, что в процессе работы мощного твердотельного лазера имеет место зависимость величины оптической силы ТЛ АЭ [ ИЗ ] или ТЛ какого-либо другого внутрирезонаторного элемента, например нелинейного [114], от мощности генерации. Этот эффект может быть связан как с поглощением доли мощности генерируемого излучения в элементе, так и с изменением теплового режима работы АЭ при наличии генерации. Подобные эффекты приводят к тому, что параметры резонатора, определяющие мощность генерации, сами начинают зависеть от последней. Такое самовоздействие может довольно сильно влиять, в силу высокой чувствительности резонатора одномодового лазера к термооптическим искажениям элементов, на параметры выходного излучения. При этом следует подчеркнуть, что и в этом случае использование схем с динамической стабильностью дает ослабление действия подобных механизмов. [58]