автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Методы и средства повышения эффективности системы ВЧ возбуждения компактного СО2-лазера средней мощности

На правах рукописи

УСАНОВ АЛЕКСАНДР ИГОРЕВИЧ

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЫШЕНИЯ

4

ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВЧ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОМПАКТНОГО СОг-ЛАЗЕРА СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

Специальность: 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2005

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева

Научный руководитель кандидат технических наук

доцент М.П. Данилаев л

Научный консультант доктор физ.-мат. наук '

профессор Ю.Е. Польский

Официальные оппоненты доктор технических наук

профессор Баширов З.А.

доктор физ.-мат. наук профессор Гайсин Ф.М.

Ведущая организация ЦКБ Фотон

Защита состоится 31 октября 2005 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.079.04 Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К.Маркса Ю.

С диссертацией . можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного Совета к.т.н., доцент

2005 г.

/¡С

В.А. Козлов

2.0ОС.-4

ISI49 з

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время остро стоит вопрос по созданию компактных лазеров средней мощности. Потребность в таких лазерах актуальна в точных технологических процессах, мобильных медицинских комплексах, подвижных лидарных установках, а также для использования отрядами МЧС в чрезвычайных ситуациях. Это стимулировало разработку множества различных конструкций таких лазеров.

В качестве компактных лазеров средней мощности наиболее перспективно использование электроразрядных молекулярных газовых лазеров. Наибольшей эффективностью обладают лазеры на молекулах СО и СОг- Такие лазеры имеют наибольший удельный энергосъём, что позволяет наилучшим образом удовлетворить требованиям компактности при средней мощности лазера. Лазеры на молекуле СО осуществляют генерацию на большом количестве длин волн, а при селекции одной длины волны значительно снижается их мощность и эффективность. Поэтому наибольшее распространение получили лазеры на молекуле СОг, поскольку они позволяют генерировать излучение одной длины волны, а это является важным условием применимости лазера в различных областях науки и техники.

Современный этап развития компактных С02-лазеров средней мощности направлен на повышение полного КПД лазера.

Увеличение КПД лазера достигается за счёт использования более совершенных конструкций разрядных камер, оптических резонаторов, систем охлаждения, а также оптимизации параметров системы возбуждения. Повышение эффективности и оптимизация оптических резонаторов и систем охлаждения исследованы в достаточной степени. Этими исследованиями занимались многие коллективы авторов как в России, так и за рубежом: Ю.А. Ананьев, В.В. Невтах, В.В. Кубарев, С.И. Мольков, Е.Ф. Шишканов, A.Y.Spasov, J.Uhlenbush, Z.B.Zhang, P.A.Atanasov и др. На основании этих исследований разработаны рекомендации и методы расчёта оптических резонаторов и систем охлаждения для высокоэффективных компактных СО2-лазеров. Наиболее целесообразным является применение щелевой конструкции разрядной камеры с принудительным воздушным охлаждением и гибридным неустойчиво-устойчивым оптическим резонатором.

Исследованиям вопросов оптимизации параметров и конструкции системы возбуждения таких лазеров посвяшены труды многих учёных: A.A. Азарова, A.M. Прохорова, В .Я. Виттемана, A Дутова, И.В.

Кочетова, А.П. Напартовича, С.А. Старостина, Ю.П. Райзера и др. Предварительный анализ этих исследований показал, что существуют возможности дальнейшего увеличения эффективности щелевого СОз-лазера средней мощности путём оптимизации параметров системы возбуждения.

Среди различных типов разряда, применяемых для возбуждения активной среды, наиболее перспективным для компактных С02-лазеров является высокочастотный разряд. В научно-технической литературе показано, что применение поперечного высокочастотного ёмкостного разряда (ВЧЕР) имеет ряд преимуществ перед остальными типами разрядов: ВЧ разряд позволяет получить большой удельный энергосъём; приэлектродные слои ВЧ разряда невелики, их толщина составляет 0,2 - 0,3 мм при частоте возбуждения порядка 100 МГц; приэлектродные слои расположены вблизи охлаждаемых электродов, что способствует эффективному охлаждению области ВЧ разряда; существенное уменьшение распыления электродов. Основным вопросом при проектировании системы ВЧ возбуждения эффективного щелевого СОг-лазера является определение методов повышения КПД, а именно получение однородного и устойчивого ВЧЕР вдоль разрядной камеры. Однородность и устойчивость ВЧ разряда оказывает значительное влияние на КПД лазера и его выходную мощность. Проблема однородности разряда при ВЧ возбуждении активной среды в разрядной камере щелевого типа обусловлена тем, что продольные размеры разрядной камеры становятся соизмеримы с длиной волны возбуждения. Это позволяет рассматривать разрядную камеру такого лазера как систему с распределёнными параметрами, которые зависят от характеристик ВЧ разряда, конструкции разрядной камеры, параметров ВЧ генератора и системы ВЧ возбуждения. Поскольку такая разрядная камера является для ВЧ генератора нелинейной нагрузкой с распределёнными параметрами, то необходимо также исследовать вопрос устойчивости системы ВЧ возбуждения.

Анализ научно-технической литературы показал, что существует несколько методов обеспечения однородности и устойчивости ВЧ разряда. Наиболее эффективным из них является применение цепей подключения, обеспечивающих однородность разряда. Высокая эффективность этого метода обусловлена тем, что он не приводит к значительному усложнению конструкции и увеличению её габаритов, а также не приводит к значительным затратам энергии. Этот метод применяется во многих конструкциях компактных газовых лазеров, однако его применение носит эмпирический характер и не даёт обоснованных рекомендаций по выбору

параметров таких цепей подключения и системы согласования генератора с разрядной камерой, представленной системой с распределёнными параметрами. Параметры системы согласования и цепей подключения оказывают значительное влияние на устойчивость работы радиотехнической системы ВЧ возбуждения в целом (ВЧ генератор -> система согласования -> цепи подключения разрядная камера) и КПД лазера.

Данная диссертация посвящена исследованию системы ВЧ возбуждения компактного ССЬ-лазера средней мощности с разрядной камерой щелевою типа, представленной системой с распределёнными параметрами.

Цель работы. Повышение эффективности систем ВЧ возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности со щелевой разрядной камерой на основе разработки практических методов анализа однородности ВЧ разряда и устойчивости системы ВЧ возбуждения и определения радиотехнических параметров, обеспечивающих выполнение этих требований и повышение КПД.

Решаемые задачи:

1) Анализ основных физических, радиотехнических и конструктивных факторов, влияющих на однородность ВЧ разряда и устойчивость систем ВЧ возбуждения в компактных ССЬ-лазерах средней мощности, и определение путей повышения КПД указанных систем.

2) Разработка методов анализа и определение параметров радиотехнических систем согласования и цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах и повышение КПД системы ВЧ возбуждения в целом.

3) Анализ устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного С02-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, и определение границ диапазона абсолютной устойчивости.

4) Разработка инженерной методики проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности со щелевой разрядной камерой и верификация результатов теоретических исследований на её виртуальном и натурном макетах.

Методы исследования. Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечивается правильным выбором методов теоретического анализа и

сопоставлением его результатов с результатами экспериментальных исследований. Построение модели системы ВЧ возбуждения осуществлялось на базе математического аппарата теоретической радиоэлектроники и физики плазмы. Исследование однородности ВЧ разряда и устойчивости системы возбуждения проводилось с привлечением теории устойчивости, теории плазменных неустойчивостей и метода возмущений. Результаты проведённых исследований подтверждались данными численного анализа, данными экспериментов, изложенными в научно-технической литературе, и результатами виртуального эксперимента.

Научная новизна работы представлена следующими результатами:

1) В результате анализа существующих конструкций разрядной камеры, оптических резонаторов, систем охлаждения и возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности показано, что для повышения полного КПД такого лазера следует применять щелевую разрядную камеру, принудительное воздушное охлаждение, неустойчиво-устойчивый оптический резонатор и ВЧ возбуждение активной среды.

2) Разработаны методы анализа и определены параметры радиотехнических цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах, представленных системой с распределенными параметрами.

3) На основе проведённого анализа устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, определены границы диапазона параметров радиотехнической системы согласования и цепей подключения, в котором существует абсолютно устойчивый однородный ВЧ разряд.

4) Разработана инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности и выработаны рекомендации по повышению эффективности работы таких систем.

Практическая ценность, реализация и внедрение результатов исследований. На основании проведённых исследований разработана инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности с высоким КПД. Получены критерии выбора параметров системы согласования и цепей

подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда вдоль разрядной камеры щелевого типа и устойчивость системы ВЧ возбуждения ВЧЕР. На основании этих исследований разработан виртуальный прибор, который позволяет провести лабораторное исследование влияния специальных цепей подключения на выходную мощность, мощность, потребляемую от ВЧ генератора, и КПД лазера.

Результаты исследований внедрены и используются в учебном процессе в Казанском государственном техническом университете им.А.Н.Туполева.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях:

- Международная научно-техническая конференция «Оптика атмосферы и океана» (Томск, 2000)

- Всероссийская молодёжная научная конференция «VII Королёвские чтения» (Самара, 2003)

- Международная молодёжная научная конференция «XII Туполевские чтения» (Казань, 2004)

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 1 учебное пособие, 3 статьи и 3 тезисов докладов.

Структура и объём диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, иллюстрирована 29 рисунками и 10 таблицами и состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 73 наименований и 3 приложений.

Основные положения, представляемые к защите:

1) Выбор оптимальных для повышения полного КПД элементов конструкции компактного С02-лазера средней мощности.

2) Методы анализа и определения параметров радиотехнических цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах, представленных системой с распределенными параметрами.

3) Результаты анализа устойчивости автогенераторной системы ВЧ возбуждения, включающей ВЧ генератор, систему согласования, цепи подключения и разрядную камеру, заполненную плазмой; полученные границы-диапазона параметров радиотехнической системы согласования и

цепей подключения, в котором существует абсолютно устойчивый однородный'ВЧ разряд. 4) Инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения эффективного компактного СОг-лазера средней мощности.

2 ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и необходимость проведения диссертационных исследований. Сформулирована цель работы, представлены основные защищаемые положения, показана научная новизна и практическая значимость работы. Описана структура диссертации и приведено её краткое содержание.

В первой главе указанны основные требования, предъявляемые к компактным С02-лазерам средней мощности. Показано, что основным критерием при разработке таких лазеров является КПД. Увеличение полного КПД возможно за счёт повышения КПД оптического резонатора, системы охлаждения и системы возбуждения.

На основании сравнительного анализа литературных данных показана целесообразность использования щелевой конструкции разрядной камеры для компактного СОг-лазера средней мощности.

Проведённый обзор литературы показал, что возможности увеличения полного КПД лазера путём повышения эффективности оптического резонатора и системы согласования исчерпаны, поэтому для создания СОг-лазера с высоким КПД следует совершенствовать систему возбуждения.

В результате сравнительного анализа методов возбуждения активной среды газовых лазеров можно сказать, что для возбуждения активной среды компактного С02-лазера средней мощности наилучшим образом подходит высокочастотный ёмкостной разряд (ВЧЕР). Основной проблемой при создании системы ВЧ возбуждения является получение однородного и устойчивого ВЧ разряда вдоль разрядной камеры. Наличие неоднородности продольного распределения параметров ВЧ разряда приводит к значительному снижению эффективности работы лазера.

Продольная неоднородность обусловлена тем, что для лазера средней мощности длина разрядной камеры соизмерима с длиной волны

возбуждения. Поэтому в конструкции СОг-лазера средней мощности с ВЧ возбуждения всегда предусмотрены методы получения однородного и устойчивого разряда. Из целого ряда методов получения однородного ВЧ разряда следует выделить метод включения реактивных цепей подключения. Выявлено, что, несмотря на актуальность применения этого метода для обеспечения однородности ВЧ разряда, в научно-технической литературе отсутствуют обоснованные рекомендации по его реализации. Наблюдается потребность в исследовании влияния параметров системы ВЧ возбуждения на эффективность работы лазера и выходную мощность лазера.

В результате анализа литературных данных определены пути создания высокоэффективного компактного СОг-лазера средней мощности. Для компактного СОг-лазера средней мощности целесообразно использовать щелевую разрядную камеру, гибридный неустойчиво-устойчивый оптический резонатор, принудительное воздушное охлаждение и ВЧ возбуждение активной среды. Показано, что для увеличения полного КПД такой системы необходимо провести исследование системы ВЧ возбуждения, в частности влияние параметров системы согласования и цепей подключения на устойчивость и эффективность работы лазера.

Во второй главе исследуется влияние параметров системы ВЧ возбуждения на однородность ВЧ разряда вдоль разрядной камеры щелевого типа, представленной системой с распределенными параметрами.

Для решения этой задачи построена модель системы ВЧ возбуждения газового разряда в щелевой разрядной камере, представленной системой с распределенными параметрами. Источником энергии является ВЧ генератор, который представим в виде источника напряжения ит и внутреннего сопротивления тт. Систему согласования (СС) и цепи подключения (ЦП) представим в виде эквивалентных четырехполюсников. Эти четырёхполюсники описываются системой У-параметров. Системой У-параметров можно описать только линейные цепи, поэтому разрядную камеру, заполненную плазмой, нельзя представить подобным образом. Разрядная камера длиной /, как система с распределенными параметрами, может быть представлена последовательным соединением участков

разрядной камеры длиной , подключенных к ВЧ генератору и СС через ЦП (рис. 1)

Рис. 1 Модель системы ВЧ возбуждения компактных газовых лазеров с разрядной камерой, представленной системой с распределенными параметрами.

Для рассматриваемой модели запишем систему уравнений при следующих допущениях:

1) Частота возбуждения много больше частоты столкновений электронов с ионами т » va и плазменной частоты а » .

2) Первоначальное распределение концентрации электронов считаем постоянным во всем объеме - л,(г) = const.

3) Плазма существует вдоль всей длины рассматриваемой разрядной камеры /, поэтому функция распределения электронов f,{y,x,i) непрерывна и дифференцируема по всей длине разрядной камеры /.

4) Изменение температуры газа вдоль разрядной камеры рассматриваемой длины ! незначительно, поскольку поперечные размеры разрядной камеры малы, а эффективность охлаждения электродов высока.

Система уравнений для представленной модели выглядит следующим образом:

dú

. -Z,-/,.

dz

dí, ^ .. dz

d". - R dii в

O)

где и, /, и п, - напряжение, ток и концентрация электронов в разрядной камере;

" ' коэффициента уравнений;

¿г = г5 + ¡аЯ^Ом/м] и у,=-~

( I 4я,-а1| . а | I 1 + а а>)+'е>' + у/1ом-м\

сопротивление и проводимость разрядной камеры, заполненной плазмой;

£>, = К/1 - коэффициент диффузии электронов; Л - постоянная Больцмана; Т. -т,у„ 1 ' с *

электронная температура; V, - эффективная частота электрон-ионных столкновений; ц, = у '- подвижность электронов; о - ширина электродов; -межэлектродный зазор.

Для того чтобы определить граничные условия и требования к оптимальным цепям подключения, представим цепи подключения ЦП, и участки длинной линии в виде соединения эквивалентных

четырехполюсников (рис. 2).

Рис.2 Представление ЦП, и эквивалентными четырехполюсниками. ¡¡щ - ток, протекающий через цепь подключения; /, - ток, протекающий через участок разрядной камеры, состоящий из электродов и плазмы между ними; /г = + /, - суммарный ток, протекающий в точке подключения; и - напряжение на электродах в точке подключения. Исходя из схемы, представленной на рис. 2, можно записать условие однородности ВЧ разряда относительно параметров цепей подключения:

{¡Ь

«о "о '

где а(Ущ,,} = {у1щп, + У.тп, - К,Ш, - Уггип) " оператор У-параметров цепей подключения.

(2)

Рассмотрены две схемы цепей подключения, часто используемых на практике (рис.з).

Схема 2

-01+1

Схема 1

IО-

ЛЛЛ/

' о _01+1

О" и V

9

Рис. 3 Схемы цепей подключения, часто используемые на практике. Качественным показателем однородности может служить отношение

минимального значения тока к максимальному

'ы

А«« / Атпш,

Поскольку для распределения тока в разрядной камере щелевого типа большое значение имеет соотношение длины волны возбуждения Х^^ и длины разрядной камеры, определим, как от него зависит однородность разряда (рис.4).

6« исяояыомния ЦП

Рис. 4 Влияние длины волны возбуждения на однородность ВЧ разряда.

Для обеих схем получено распределение тока вдоль разрядной камеры. При численном расчёте длина разрядной камеры принималась равной

2 = 0,35. Расстояния между точками подключения были выбраны

- 2-^- = 0,175, то есть длина разрядной камеры поделена на два участка

подключения, что отражено в нормировке координаты вдоль разрядной камеры на графиках. Результаты численного моделирования представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Схема 1

Схема 2

Номиналы элементов цепей подключения:

Аш = ^ккг ~ ^ 2Гн,

I», =4-10"7Ги, =5.10"'Ги

Распределение тока и концентрации электронов вдоль разрядной камеры щелевого лазера (Тонкой линией показано распределение без применения цепей подключения.):

т/>.. шь.

800 1000 Я), к«1

800 1000 ^,.1000

КПД лазера увеличилось по отношению к КПД без использования таких цепей

подключения на 37,6% 52,2%

В результате численного моделирования распределения параметров ВЧ разряда в разрядной камере щелевого типа показано, что повышение степени однородности разряда приводит к повышению КПД и увеличению выходной мощности лазера. Из представленных в таблице 1 результатов видно, что оба, рассматриваемых типа цепей подключения позволяют получить однородный ВЧ разряд.

В третьей главе исследуется устойчивость системы ВЧ возбуждения >

щелевого СОг-лазера.

Системам ВЧ возбуждения присущи три режима: стационарный, автомодуляционный и стохастический. Для системы ВЧ возбуждения щелевого СОг-лазера будем рассматривать вопрос устойчивости стационарного режима работы, то есть вопрос о нарастании или затухании с течением времени малых отклонений параметров от стационарного состояния.

Существование стационарного режима рассматривается при наличии плазмы вдоль всей длины рассматриваемой разрядной камеры. Влиянием неоднородности температурного поля пренебрегаем, поскольку поперечные размеры разрядной камеры малы, а эффективность охлаждения электродов высока. К особенностям задачи анализа устойчивости стационарного режима такой системы следует отнести распределённый характер параметров плазмы ВЧ разряда в разрядной камере и наличие непрерывной нелинейности, которая характерна для процессов взаимодействия плазмы и ВЧ поля. Наиболее подходящим и удобным для анализа устойчивости такой системы является метод, основанный на применении критерия абсолютной устойчивости систем с непрерывной нелинейностью.

Отклонения параметров от стационарных значений опишем согласно теории возмущений - «,(*)= л,+ <5йе(/). Чтобы описать зависимость вариации концентрации электронов от времени воспользуемся уравнением, описывающим процессы ионизации и деионизации в плазме газового разряда:

_ <*>. <4 . д

(3)

где т, - постоянная времени, описывающая инерционность процесса ионизации; т2 - постоянная времени, описывающая инерционность процесса деионизации.

Численный расчёт абсолютной устойчивости проведём для цепи подключения, выполненной по схеме 2, поскольку применение такой цепи подключения даёт больший выигрыш в КПД. При использовании цепи подключения, выполненной по этой схеме, для абсолютной устойчивости ВЧ разряда на участке подключения 1г1 величина проводимости

«корректирующей» индуктивности должна превышать минимальное значение:

ж.

где

и, = Яе

Ы =1

I '* lm.il 1■

¿П

* V,. -П5-М; , V. = 1ш

иу + П0-V» .

(5)

М-ЙГ-

¿а

|П

«♦Л,-*=!<,]

На основании численного расчёта неравенства (5) определена область абсолютной устойчивости однородного ВЧ разряда (рис. 5).

1.8 1.4 1.2 1.0 0.8 о,в

_ 1 1 1 1 I

\ линия однородн разряда ото <

1>, «-И < ч

> № —— — "Т ^ Уса ч \

\ т Чг- ч N 1 И1МВМЮТСЯ

8

г

о"

г

сГ

к

о*

3 §

о" т-'

I.

Рис. 5 Область существования однородного стационарного ВЧ разряда В заштрихованной на рис. 5 области условие абсолютной устойчивости не выполняется. Параметры цепи подключения, обеспечивающей однородность разряда, для различных длин /г1, представлены линией однородного разряда.

В стационарном режиме параметры системы ВЧ возбуждения остаются постоянными во времени. В автомодуляционном режиме параметры разряда и амплитуда колебаний в системе ВЧ возбуждения периодически меняются. Это изменение обусловлено как процессами в плазме, так и процессами взаимодействия автогенераторной системы ВЧ возбуждения с плазмой, созданной этой системой. Частота автоколебаний определяется условиями баланса амплитуд и баланса фаз. Условие баланса фаз, выраженное в соотношении параметра У12и системы согласования и параметров разрядной

камеры с цепями подключения, позволяет определить зависимость У-параметра У1гг( от частоты автоколебаний системы (рис. 6).

А™

10.000 |-f

I I 8.000 !-1

М1 1.60 1.59 1.68 1.77 1.8« 1.94 2.03 2.12 2.21 гЗО 2.39 2.47 2,66 166 2.74 2.83

-2,000 I-1-

4,000

N

Аммяы А

Л а

Рис. б Зависимость УП[(. от частоты автоколебаний системы. Здесь Х„= с-/0, с - скорость света, /0 = 100МГц, X - длина волны автоколебаний в системе, <1 и а • межэлектродный зазор и ширина электродов щелевой разрядной камеры.

Из графика, представленного на рис. 6, видно, что при частотах

автоколебаний автогенераторной системы около ^^-- = 1,50 система ВЧ

X а

возбуждения становится неустойчивой. Изменение частоты автоколебаний системы ВЧ возбуждения приведёт к изменению распределения тока и концентрации электронов в разряде, и как следствие снижению однородности ВЧ разряда. Поэтому при значительном изменении частоты в системе потребуется подстройка элементов цепей подключения.

Экспериментально установлено, что системы ВЧ возбуждения достигают максимальной эффективности в ограниченном диапазоне частот возбуждения /,1шт = &1 +120МГц. Граница абсолютной устойчивости, полученная в результате расчёта устойчивости автогенераторной системы ВЧ возбуждения щелевого СОг-лазера, с точностью -5% совпадает с экспериментальными данными.

В четвёртой главе рассматриваются вопросы экспериментального подтверждения полученных результатов и их внедрения. На основании анализа экспериментальных данных, описанных в научно-технической литературе, проведено их сравнение с полученными результатами. Полученные результаты соответствуют данным экспериментов, изложенным в научно-технической литературе, с точностью -10 + 15%.

Для проведения экспериментального исследования системы ВЧ возбуждения разрядной камеры С02-лазера использовалась экспериментальная установка. Лабораторный стенд включал в себя ВЧ генератор, неадаптивную схему согласования, цепи подключения, выполненные по схеме 2 (табл.1), разрядную камеру и систему газоснабжения. ВЧ генератор работал на частоте 131,27 МГц. Разрядная камера представляла собой две параллельные алюминиевые пластины, внешняя поверхность которых имела оребрение для увеличения площади теплового рассеяния (рис. 7).

Рис. 7 Продольное и поперечное сечение разрядной камеры. 1 - алюминиевые пластины с оребрйнной внешней поверхностью; 2 - прозрачное оргстекло; 3 - экран; 4 - штуцера.

Представленная теоретическая модель системы ВЧ возбуждения компактного С02-лазера средней мощности с хорошей точностью отражает процессы, происходящие в разрядной камере щелевого типа.

Разработан виртуальный лабораторный прибор, обеспечивающий управление и измерение параметров радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного С02-лазера средней мощности. Эта лабораторная установка позволяет изучить особенности работы системы ВЧ возбуждения молекулярного газового лазера и применяется в учебном процессе на кафедре РЭКУ (радиоэлектронных и квантовых устройств) КГТУ им.А.Н.Туполева. Получаемые на этой виртуальной установке результаты соответствуют данным экспериментов, изложенным в литературе, с точностью ~ 10 +15%.

3 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

I

В результате проведённых в диссертации исследований показана возможность создания высокоэффективной радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров со щелевой разрядной камерой и определены радиотехнические параметры, обеспечивающие однородность ВЧ разряда и устойчивость указанной системы.

Основные результаты работы состоят:

1) В результате анализа существующих конструкций разрядной камеры, оптических резонаторов, систем охлаждения и возбуждения компактных С02-лазеров выбраны оптимальные элементы конструкции высокоэффективного компактного С02-лазера средней мощности. Показано, что для повышения полного КПД такого лазера следует применять щелевую разрядную камеру, принудительное воздушное охлаждение, неустойчиво-устойчивый оптический резонатор и ВЧ возбуждение активной среды.

2) Разработаны методы анализа и определены параметры радиотехнических цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах, представленных системой с распределенными параметрами. Показано, что применение системы ВЧ возбуждения с такими цепями подключения приводил; к повышению однородности ВЧ разряда и увеличению КПД на 35 + 50% по отношению к КПД без использования таких цепей подключения. Численный расчёт показал соответствие экспериментальным данным, представленным в научно-технической литературе, с точностью -15%.

3) На основе проведённого анализа устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, определены границы диапазона параметров радиотехнической системы согласования и цепей подключения, в котором существует абсолютно устойчивый однородный ВЧ разряд. Граничная частота области абсолютной устойчивости системы ВЧ возбуждения,

полученная расчётным путём, с точностью ~5% совпадает с экспериментальными результатами, представленными в научно-технической литературе.

4) Разработана инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности и выработаны рекомендации по повышению эффективности работы таких систем. Показано соответствие результатов теоретических исследований данным, полученным на виртуальном и натурном макетах, с точностью -10-15%.

4 СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ, ОТРАЖАЮЩИХ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1. Усанов А.И.// Международная научно-техническая конференция «Оптика атмосферы и океана», Томск, 2000.

2. Усанов А.И.// Тезисы докладов всероссийской молодёжной научной конференции «XII Королёвские чтения», Самара, 2003.

3. Усанов А.И.// Материалы международной молодёжной научной конференции «XII Туполевские чтения», Казань, 2004.

4. Данилаев М.П., Усанов А.И.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 6(40). - Казань: ЗАО «Новое знание», 2004, с.39.

5. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 3(44). - Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

6. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 4(45). - Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

7. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И. Системы ВЧ возбуждения щелевых газовых лазеров. Учебное пособие. Казань: Издательство Казанского государственного технического университета, 2005.

Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печл. 1,25. Усл.печ.л. 1,16. Усл.кр.-отт. 1,16. Уч.-издл. 0,98 Тираж 100. Заказ Е 160.

Издательство казанского государственного технического университета. Типография Издательства казанского государственного технического университета. 420111, Казань, К.Маркса 10

с

Т

L i

Y

»17568

РНБ Русский фонд

2006-4 18149

Введение

1 Система ВЧ возбуждения компактных молекулярных газовых ф лазеров л , 1.1 Пути увеличения полного КПД компактного СОг-лазера средней мощности

1.2 Анализ систем возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности

1.3 Особенности ВЧ разряда в С02-лазере

1.4 Проблема устойчивости системы ВЧ возбуждения газоразрядных лазеров

1.5 КПД системы ВЧ возбуждения

1.6 Цель и задачи, решаемые в диссертации

2 Однородность ВЧ разряда, возбуждаемого в разрядной камере ^ щелевого типа, представленной системой с распределенными параметрами 2.1 Описание модели и границы её применения

2.2 Моделирование участка разрядной камеры

2.3 Система уравнений для распределения напряжения, тока и концентрации электронов

2.4 Решение уравнений

2.5 Условие однородности разряда

2.6 Численный расчет для двух, часто применяемых на практике цепей подключения

Выводы по второй главе

3 Устойчивость системы ВЧ возбуждения щелевого СОг-лазера

3.1 Постановка задачи анализа устойчивости стационарного режима горения ВЧ разряда

3.2 Метод анализа устойчивости

3.3 Расчёт абсолютной устойчивости стационарного режима ВЧ разряда

3.4 Требования к цепям подключения и длине участка подключения, обеспечивающим абсолютную устойчивость ВЧ разряда

3.5 Модель автогенераторной системы ВЧ возбуждения и автомодуляционный режим работы 87 Выводы по третьей главе 92 4 Внедрение результатов исследования системы ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности

4.1 Особенности систем ВЧ возбуждения компактных СС^-лазеров средней мощности, описанных в научно-технической литературе

4.2 Описание экспериментальной установки

4.3 Методика инженерного расчёта системы ВЧ возбуждения молекулярного лазера

4.4 Описание виртуальной лабораторной установки для исследования работы системы ВЧ возбуждения молекулярного газового

4.5 Особенности энергетического режима системы ВЧ возбуждения при регулировке мощности лазера

Выводы по четвёртой главе

В настоящее время остро стоит вопрос по созданию компактных лазеров средней мощности. Потребность в таких лазерах актуальна в точных технологических процессах, мобильных медицинских комплексах, подвижных лидарных установках, а также для использования отрядами МЧС в чрезвычайных ситуациях. Это стимулировало разработку множества различных конструкций таких лазеров.

В качестве компактных лазеров средней мощности наиболее перспективно использование электроразрядных молекулярных газовых лазеров. Наибольшей эффективностью обладают лазеры на молекулах СО и СО2. Такие лазеры имеют наибольший удельный энергосъём, что позволяет наилучшим образом удовлетворить требованиям компактности при средней мощности лазера. Лазеры на молекуле СО осуществляют генерацию на большом количестве длин волн, а при селекции одной длины волны значительно снижается их мощность и эффективность. Поэтому наибольшее распространение получили лазеры на молекуле СО2, поскольку они позволяют генерировать излучение одной длины волны, а это является важным условием применимости лазера в различных областях науки и техники.

Современный этап развития компактных СОг-лазеров средней мощности направлен на повышение полного КПД лазера.

Увеличение КПД лазера достигается за счёт использования более совершенных конструкций разрядных камер, оптических резонаторов, систем охлаждения, а также оптимизации параметров системы возбуждения. Повышение эффективности и оптимизация оптических резонаторов и систем охлаждения исследованы в достаточной степени. Этими исследованиями занимались многие коллективы авторов как в России, так и за рубежом: Ю.А. Ананьев, В.В. Невтах, В.В. Кубарев, С.И. Мольков, Е.Ф. Шишканов, A.Y.Spasov, J.Uhlenbush, Z.B.Zhang,

P.A.Atanasov и др. На основании этих исследований разработаны рекомендации и методы расчёта оптических резонаторов и систем охлаждения для высокоэффективных компактных С02-лазеров. Наиболее целесообразным является применение щелевой конструкции разрядной камеры с принудительным воздушным охлаждением и гибридным неустойчиво-устойчивым оптическим резонатором.

Исследованиям вопросов оптимизации параметров и конструкции системы возбуждения таких лазеров посвящены труды многих учёных: A.A. Азарова, A.M. Прохорова, В.Я. Виттемана, A.JI. Вихарева, А.И. Дутова, И.В. Кочетова, А.П. Напартовича, С.А. Старостина, Ю.П. Райзера и др. Предварительный анализ этих исследований показал, что существуют возможности дальнейшего увеличения эффективности щелевого С02-лазера средней мощности путём оптимизации параметров системы возбуждения.

Среди различных типов разряда, применяемых для возбуждения активной среды, наиболее перспективным для компактных С02-лазеров является высокочастотный разряд. В научно-технической литературе показано, что применение поперечного высокочастотного ёмкостного разряда (ВЧЕР) имеет ряд преимуществ перед остальными типами разрядов: ВЧ разряд позволяет получить большой удельный энергосъём; приэлектродные слои ВЧ разряда невелики, их толщина составляет 0,2 -0,3 мм при частоте возбуждения порядка 100 МГц; приэлектродные слои расположены вблизи охлаждаемых электродов, что способствует эффективному охлаждению области ВЧ разряда; существенное уменьшение распыления электродов. Основным вопросом при проектировании системы ВЧ возбуждения эффективного щелевого С02-лазера является определение методов повышения КПД, а именно получение однородного и устойчивого ВЧЕР вдоль разрядной камеры. Однородность и устойчивость ВЧ разряда оказывает значительное влияние на КПД лазера и его выходную мощность. Проблема однородности разряда при ВЧ возбуждении активной среды в разрядной камере щелевого типа обусловлена тем, что продольные размеры разрядной камеры становятся соизмеримы с длиной волны возбуждения. Это позволяет рассматривать разрядную камеру такого лазера как систему с распределёнными параметрами, которые зависят от характеристик ВЧ разряда, конструкции разрядной камеры, параметров ВЧ генератора и системы ВЧ возбуждения. Поскольку такая разрядная камера является для ВЧ генератора нелинейной нагрузкой с распределёнными параметрами, то необходимо также исследовать вопрос устойчивости системы ВЧ возбуждения.

Анализ научно-технической литературы показал, что существует несколько методов обеспечения однородности и устойчивости ВЧ разряда. Наиболее эффективным из них является применение цепей подключения, обеспечивающих однородность разряда. Высокая эффективность этого метода обусловлена тем, что он не приводит к значительному усложнению конструкции и увеличению её габаритов, а также не приводит к значительным затратам энергии. Этот метод применяется во многих конструкциях компактных газовых лазеров, однако его применение носит эмпирический характер и не даёт обоснованных рекомендаций по выбору параметров таких цепей подключения и системы согласования генератора с разрядной камерой, представленной системой с распределёнными параметрами. Параметры системы согласования и цепей подключения оказывают значительное влияние на устойчивость работы радиотехнической системы ВЧ возбуждения в целом (ВЧ генератор -» система согласования -» цепи подключения -» разрядная камера) и КПД лазера.

Данная диссертация посвящена исследованию системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера средней мощности с разрядной камерой щелевого типа, представленной системой с распределёнными параметрами.

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью создания высокоэффективной системы ВЧ возбуждения компактных молекулярных лазеров средней мощности, которые находят применение в различных областях науки и техники.

Целью диссертации является повышение эффективности систем ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности со щелевой разрядной камерой на основе разработки практических методов анализа однородности ВЧ разряда и устойчивости системы ВЧ возбуждения и определения радиотехнических параметров, обеспечивающих выполнение этих требований и повышение КПД.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи;

1) Анализ основных физических, радиотехнических и конструктивных факторов, влияющих на однородность ВЧ разряда и устойчивость систем ВЧ возбуждения в компактных СОг-лазерах средней мощности, и определение путей повышения КПД указанных систем.

2) Разработка методов анализа и определение параметров радиотехнических систем согласования и цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах и повышение КПД системы ВЧ возбуждения в целом.

3) Анализ устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, и определение границ диапазона абсолютной устойчивости.

4) Разработка инженерной методики проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности со щелевой разрядной камерой и верификация результатов теоретических исследований на её виртуальном и натурном макетах.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертации, обеспечивается правильным выбором методов теоретического анализа и сопоставлением его результатов с результатами экспериментальных исследований. Построение модели системы ВЧ возбуждения осуществлялось на базе математического аппарата теоретической радиоэлектроники и физики плазмы. Исследование однородности ВЧ разряда и устойчивости системы возбуждения проводилось с привлечением теории устойчивости, теории плазменных неустойчивостей и метода возмущений. Результаты проведённых исследований подтверждались данными численного анализа, данными экспериментов, изложенными в научно-технической литературе, и результатами виртуального эксперимента.

Научная новизна работы представлена следующими результатами:

1) В результате анализа существующих конструкций разрядной камеры, оптических резонаторов, систем охлаждения и возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности показано, что для повышения полного КПД такого лазера следует применять щелевую разрядную камеру, принудительное воздушное охлаждение, неустойчиво-устойчивый оптический резонатор и ВЧ возбуждение активной среды.

2) Разработаны методы анализа и определены параметры радиотехнических цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах, представленных системой с распределенными параметрами.

3) На основе проведённого анализа устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, определены границы диапазона параметров радиотехнической системы согласования и цепей подключения, в котором существует абсолютно устойчивый однородный ВЧ разряд.

4) Разработана инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных С02-лазеров средней мощности и выработаны рекомендации по повышению эффективности работы таких систем.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложения.

Выводы по главе

В результате исследований, проведённых в этой главе, были сделаны следующие выводы:

1) результаты, полученные при теоретическом исследовании системы ВЧ возбуждения щелевой разрядной камеры для компактного СОг-лазера средней мощности, с точностью -15% соответствуют экспериментальным данным, полученным на макете и изложенным в научно-технической литературе;

2) разработана инженерная методика расчёта системы ВЧ возбуждения молекулярного лазера, обеспечивающей однородность ВЧ разряда и устойчивость системы ВЧ возбуждения в целом;

3) разработана лабораторная установка, осуществляющая управление и измерение параметров системы ВЧ возбуждения;

4) на основе исследований, проведенных на лабораторном макете, показано, что при использовании цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда, регулировка мощности может не приводить к снижению КПД.

Заключение

В результате проведённых в диссертации исследований показана возможность создания высокоэффективной радиотехнической системы ВЧ накачки компактных СОг-лазеров с разрядной камерой, представленной системой с распределёнными параметрами, и определены параметры системы ВЧ возбуждения, обеспечивающие однородное и устойчивое поддержание ВЧ разряда в разрядной камере. Основные результаты работы состоят:

1) В результате анализа существующих конструкций разрядной камеры, оптических резонаторов, систем охлаждения и возбуждения компактных СОг-лазеров выбраны оптимальные элементы конструкции высокоэффективного компактного СОг-лазера средней мощности. Показано, что для повышения полного КПД такого лазера следует применять щелевую разрядную камеру, принудительное воздушное охлаждение, неустойчиво-устойчивый оптический резонатор и ВЧ возбуждение активной среды.

2) Разработаны методы анализа и определены параметры радиотехнических цепей подключения, обеспечивающих однородность ВЧ разряда в щелевых разрядных камерах, представленных системой с распределенными параметрами. Показано, что применение системы ВЧ возбуждения с такими цепями подключения приводит к повышению однородности ВЧ разряда и увеличению КПД на 35 ч-50% по отношению к КПД без использования таких цепей подключения. Численный расчёт показал соответствие экспериментальным данным, представленным в научно-технической литературе, с точностью ~15%.

3) На основе проведённого анализа устойчивости радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактного СОг-лазера со щелевой разрядной камерой, заполненной плазмой, определены границы диапазона параметров радиотехнической системы согласования и цепей подключения, в котором существует абсолютно устойчивый однородный ВЧ разряд. Граничная частота области абсолютной устойчивости системы ВЧ возбуждения, полученная расчётным путём, с точностью -5% совпадает с экспериментальными результатами, представленными в научно-технической литературе.

4) Разработана инженерная методика проектирования радиотехнической системы ВЧ возбуждения компактных СОг-лазеров средней мощности и выработаны рекомендации по повышению эффективности работы таких систем. Показано соответствие результатов теоретических исследований данным, полученным на виртуальном и натурном макетах, с точностью -10-15%.

1. Азаров A.A. и др. Технологический ССЬ-лазер с ВЧ возбуждением активной среды.// Приборы и техника эксперимента, №5, 1995, с. 203204

2. Азаров A.A., Макаров В.В., Худяков Г.Н. Электронная перестройка длины волны излучения СОг-лазера.// Квантовая электроника, 25, 1998, №12, стр.1103-1104

3. Азаров A.B., Митько C.B., Очкин В.Н., Савинов С.Ю. Несамостоятельный щелевой разряд как эффективный способ возбуждения активной среды.// Квантовая электроника, 33, 2003, №5, с.419-424

4. Айбатов J1.P. Выбор критериев моделирования при исследовании электронных систем.// Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, №2, 1997, с.7

5. Акимов А.Г., Коба A.B., Липатов Н.И., Минеев А.П. и др. Влияние частоты возбуждающего поля на работу волноводного СОг-лазера с ВЧ накачкой. // Квантовая электроника, 16, 1989, №5, с.938

6. Алексеев С.Б., Орловский В.М., Тарасенко В.Ф. С02-лазер атмосферного давления с инициируемым пучком электронов разрядом, сформированным в рабочей смеси.// Квантовая электроника, 33, 2003, № 12, с. 1059-1060

7. Алиев A.A., Аполлонов В.В., Ахунов Н., Велимамедов Д.М., Прохоров A.M., Фирсов К.Н. Эффективность использования некоторых легкоионизируемых веществ для стабилизации разряда в С02-лазерах.// Квантовая электроника, 11, №4, 1984, с.735

8. Алифанов О.М., Артюхин Е.А., Румянцев C.B. Экстремальные методы решения некорректных задач. М.: Наука, 98

9. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки.- М.: Наука,1990

10. Ю.Анахова И.В. Численное моделирование СВЧ разряда в СОг-лазерной плазме.// Вести МГТУ. Сер. Приборостр., 1994, №4, с. 28

11. П.Арасланов Ш.Ф. Расчет функции распределения электронов по энергиям в слабоионизованной плазме газового разряда.// В кн: Исследования по физической газовой динамике. Казань: КГУ, 1983.

12. Архипова Н.В., Полухин H.H., Юдин В.И. Дисковый СОг-лазер с ВЧ электромагнитным возбуждением.// Приборы и Техника Эксперимента, 2000, №2, стр. 124

13. Арцимович Л.А., Сагдеев Р.З. Физика плазмы для физиков. М.: Атомиздат, 1979. - 320с.

14. Н.Афанасьев В.В., Польский Ю.Е. Многомодовые модели, нелинейность, инерционность, шумы, инерциальные воздействия и управление поведением сложных физических систем.// Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева, №1, 1997, с.8

15. Афанасьев В.В., Логинов С.С., Польский Ю.Е. Нелинейные системы с динамическим хаосом и порождаемые ими сигналы: Учебное пособие по курсу «Теория электрической связи». Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2005.

16. Афонин Ю.В., Голышев А.П., Иванченко А.И., Малов А.Н. и др. Генерация излучения с высоким качеством пучка в непрерывном СО2-лазере мощностью 8 кВт.// Квантовая электроника, 34, №4, 2004, с.307

17. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975.

18. Болознев В.В. Функциональные преобразователи на основе связанных генераторов. М: Радио и связь, 1982.

19. Вайсфельд М.П., Воронов В.И., Орлов Б.В., Польский Ю.Е., Русяев H.H. Проектирование оптических квантовых генераторов: Учебное пособие. Казань: КАИ, 1980.

20. Васьков В.В., Гуревич A.B. Нелинейная резонансная неустойчивость плазмы в поле обыкновенной электромагнитной волны.// Журнал экспериментальной и теоретической физики, т.69, вып. 1(7), 1975, с. 176

21. Веснов И.Г., Мольков С.И., Степанов В. А., Шимканов Е.Ф. Оптимизация теплового режима в ВЧ СОг-лазерах с плоскими электродами большой площади.// Квантовая электроника 27, №1, апрель, 1999, с.55-56

22. Веснов И.Г., Мольков С.И., Степанов В.А., Шишкаков Е.Ф. Диссоциация двуокиси углерода в отпаянных волноводных СО2-лазерах с высокочастотным возбуждением.// Квантовая Электроника, 30, 2000, №1, с. 15-19

23. Виттеман В. С02-лазер. -М.: Мир, 1990

24. Виттеман В.Я., и др. О влиянии частоты возбуждающего поля на характеристики активной среды СОг-лазеров с ВЧ накачкой.// Препр./ ФИАН-94-№31 с Л

25. Вихарев А.Л., Горбачев A.M., Иванов O.A. и др. Пространственные структуры непрерывного СВЧ разряда.// ЖЭТФ, 2001, том 120, вып.2(8), с. 366-378

26. Вольская С.П., Целыковский А.Ф. Пространственная структура излучения волноводных СОг-лазеров с поперечным высокочастотным возбуждением.//Квантовая электроника, 12, №9, 1985, с. 1945

27. Воронов В.И., Большаков С.С., Ляпахин А.Б., Польский Ю.Е., Ситенков Ю.Л., Урываев В.Е., Хохлов Б.М. С02-лазер с активным объемом кольцевого сечения.// Приборы и техника эксперимента, №3, 1993, с.162

28. Галушкин Н.Г., Голубев B.C., Дембовецкий В.В. и др. Усиление и нелинейные потери в непрерывном СОг-лазере с быстрой аксиальной прокачкой.// Квантовая электроника, 23, 1996, №6, с.544

29. Герасимчук А.Г., Корнилов С.Т., Проценко Е.Д., Тымпер С.И. Волноводный СО-лазер с высокочастотным возбуждением.// Квантовая электроника, т. 12, №9, 1985, с. 1783

30. Годяк В.А. Стационарный ВЧ разряд низкого давления.// Физика плазмы, 1976, том 2, вып. 1, с. 141 -151

31. ЗКГортышов Ю.Ф., Гайсин Ф.М., Тонконог В.Г. Теплофизический эксперимент и исследования в потоках газа и плазмы. Под. ред. проф. Гортышова Ю.Ф. Казань: Издательство Казанского государственного технического университета, 2005.

32. Григорян Г.М., Кочетов И.В. Баланс молекул СО в плазме отпаянного СО-лазера.// Физика плазмы, том 30, №9, 2004, с.845

33. Данилаев М.П. Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.т.н. «Компактный СОг-лазер средней мощности с воздушным охлаждением», Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева, 1999г.

34. Данилаев М.П., Усанов А.И. Обеспечение однородности плазмы ВЧ разряда в разрядных камерах газовых лазеров с распределёнными пара,метрами.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 6(40). Казань: ЗАО «Новое знание», 2004, с.39

35. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И. Системы ВЧ возбуждения щелевых газовых лазеров.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск 3(44). Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

36. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И. Устойчивость системы ВЧ возбуждения щелевых газовых лазеров.// Электронное приборостроение. Научно-практический сборник. Выпуск ( ). Казань: ЗАО «Новое знание», 2005.

37. Данилаев М.П., Польский Ю.Е., Усанов А.И. Основы проектирования системы ВЧ возбуждения молекулярных газовых лазеров. Учебное пособие. Казань: Издательств Казанского государственного технического университета, 2005.

38. Дутов А.И., Евстратов И.Ю., Иванова В.Н. и др. Экспериментальное исследование и численное моделирование щелевого СОг-лазера с высокочастотной накачкой.// Квантовая электроника, 23, 1996, №.6, с. 499-503

39. Иващенко М.В., Карапузиков А.И., Малов А.Н., Шестов И.В. TEA С02-лазер с пиковой мощностью излучения 100 МВт.// Приборы и техника эксперимента, 2000, №1, с. 131-137

40. Ильин Г.И., Орлов Б.В., Польский Ю.Е. Анализ работы колебательной системы высокочастотного генератора в режиме возбуждения газоразрядной плазмы.// Радиотехника и электроника, т.20, вып.4, 1975, с.769

41. Колесников В.Ю., Орлов Б.В., Польский Ю.Е., Хохлов Ю.М. Электроразрядная камера коаксиальных СОг-лазеров.// Квантовая электроника, 11, №5, 1984, с.957

42. Кочетов И.В., Напартович А.П., Старостин С.А. Теоретическая модель СО-лазера с накачкой ВЧ разрядом.// Квантовая электроника, 33, 2003, №10, с.856

43. Кузнецов A.A., Кон В.Ю. и др. Щелевые волноводные СОг-лазеры.// ФИАН-95-№11 с. 11-22

44. Кубарев В.В. Оптимальные лазерные резонаторы с полым круглым волноводом.//Квантовая электроника, 27, №3, июнь, 1999, стр.241

45. Кравченко В.Ф., Михалевский B.C., Чубарь С.П., Шелепо А.П. Ионный лазер на парах стронция с СВЧ возбуждением.// Квантовая электроника, 11, №6, 1984, с. 1077

46. Краснов M.JI., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости: Учебное пособие, 2-е изд. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.

47. Леонтьев В.Г., Мольков С.И., Суханова Н.П., Шишканов Е.Ф. Компактный щелевой одномодовый СОг-лазер с гибридным неустойчиво-устойчивым резонатором.// Квантовая Электроника, т.21, №10, 1994, с.931

48. Меркин Д.Р. Введение в теорию устойчивости движения. М.:Наука, 76.

49. Мирзаев А.Т., Шарахимов М.Ш. Высокостабильный компактный СО2-лазер с высокочастотным возбуждением.// Квантовая электроника, 11, №6,1984, с.1236

50. Михайловский А.Б. Теория плазменных неустойчивостей. Т. 1,2. М.: Атомиздат, 75.

51. Морозов А.И., Савельев В.В. Одномерная модель дебаевского слоя на диэлектрической поверхности.// Физика плазмы, 2002, том 28, № 12, с.1103-1109

52. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: Учебное пособие для втузов. М.: Интеграл-Пресс, 2001.

53. Полушин П.А. Самойлов А.Г. Адаптивный генератор накачки волноводных лазеров.// Приборы и техника эксперимента, №2, 1995, с.99-106

54. Полушин П.А., Самойлов А.Г. Универсальный мощный генератор высокой частоты.// Приборы и техника эксперимента, 1995, №5, с. 197

55. Полушин П.А., Самойлов А.Г. Малогабаритный генератор накачки газоразрядных лазеров.// Приборы и техника эксперимента, 1995, №5, с. 204

56. ЗО.Польский Ю.Е. Оптические резонаторы мощных газовых лазеров.// В кн. Итоги науки и техники, серия Радиоэлектроника, т.21, с. 118-235, 1980.

57. Польский Ю.Е., Ситенков ЮЛ., Хохлов Ю.М. Влияние индуктивности разрядного контура на величину удельного энерговклада в импульсных лазерах с несамостоятельным разрядом.// Радиотехника и электроника, вып.З, 1988, с.564

58. Попов В. П. Основы теории цепей: Учеб. Для вузов. М.: Высш. шк., 2000.

59. Райзер Ю.П. Лазерная искра и распространение разрядов. М.: Наука, 1974.

60. Райзер Ю.П. Основы современной физики газовых разрядов. М.: Наука, 1980.

61. Райзер Ю.П. Физика газового разряда, 2-е изд. -М.: Наука, 1992.

62. Райзер Ю.П. Мощные электроразрядные лазеры на углекислом газе.// Соросовский образовательный журнал, №8, 1997, с. 99-104

63. Райзер Ю.П. Высокочастотный ёмкостной разряд и его приложения.// Соросовский образовательный журнал, №8, 1999, с. 90-96

64. Смит К., Томсон Р. Численное моделирование газовых лазеров. — М.: Мир, 1981.

65. Старостин С.А., Боллер К. Дж., Петере П.Дж.М., Удалов Ю.Б., Кочетов И.В., Напартович А.П. Исследование ВЧ-разряда в смесях СОг-лазера при средних давлениях.// Физика плазмы, 2002, том 28, №1, с. 68-76

66. Хачитейл (Huchital D.A.), СтаГшберг (Steinberg G.N.) Криптоновые разрядные ламы с ВЧ возбуждением для лазеров на АИГ с Nd.// ТИИЭР, том 60, вып.2, с.233, 1976.

67. Хотунцев Ю. JI., Тамарчак Д. Я. Синхронизированные генераторы и автодины на полупроводниковых приборах. -М.: Радио и связь, 1982.

68. Юдин В.И. Исследование гелий-неонового ОКГ с высокочастотным разрядом.// Квантовая электроника, 15, №3, 1973, с.134

69. Lazers Physics And Applications. Spasov A.Y.