Исследование режимов работы источника питания CuBr-лазера с согласующим импульсным автотрансформатором

Рахимжанов, Асхат Темирбулатович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В процессе исследования проводились: обзор источников литературы, существующие аналоги и их применение схемах накачки лазера, разработка компьютерной модели схемы накачки с кабельным импульсным автотрансформатором, разработка макета кабельного импульсного автотрансформатора, апробация и доработка разработанного макета, анализ полученных данных, экспериментальные исследования влиянию давления буферного газа на характеристики импульса.

РЕФЕРАТ 6

ВВЕДЕНИЕ 13

ГЛАВА 1. ЛАЗЕРЫ НА ПАРАХ МЕТАЛЛОВ 15
1.1 Общие сведения о лазерах на самоограниченных переходах 15
1.2 Основные этапы развития лазеров на самоограниченных переходах 18
1.3 Основные этапы развития лазеров на парах меди 21
1.4 Традиционная схема накачки лазеров на парах металлов 23

ГЛАВА 2. КАБЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР 26
2.1 Импульсный трансформатор с обмоткой из коаксиального кабеля 26
2.2 Расчет элементов схемы замещения трансформатора 27
2.3 Определение числа витков, выбор материала и параметров магнитопровода 32
2.4 Влияние скорости нарастания индукции на работу сердечника 35
2.5 Конструкция «кабельного» импульсного трансформатора 38
2.6 Цели использования кабельного импульсного трансформатора 39

ГЛАВА 3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ КАБЕЛЬНОГО ИМПУЛЬСНОГО
АВТОТРАНСФОРМАТОРА. 43
3.1 Общий вид автотрансформатора 43
3.2 Техническое задание для расчета 44
3.3 Выбор кабеля для обмотки 44
3.4 Выбор сердечника для автотрансформатора 45
3.5 Потери в сердечнике автотрансформатора 48
3.6 Моделирование схемы накачки лазера с автотрансформатором 49

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 53
4.1 Объекты и методы исследования 53
4.2 Экспериментальная часть без генерации излучения 57
4.3 Эксперименты с введением в трубку паров CuBr 68
4.4 Влияние давления в ГРТ на мощность генерации 75

ГЛАВА 5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ 81
Введение 81
5.1 Предпроектный анализ 81
5.2 Инициация проекта 86
5.3 Планирование управления научно-техническим проектом 88
5.4 Оценка сравнительной эффективности исследования 96
ГЛАВА 6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ 101
Введение 101
6.1. Производственная безопасность 101
6.1.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования
6.1.2 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при проведении
исследований 106
6.2 Экологическая безопасность 115
6.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 116
6.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 117

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122

ПРИЛОЖЕНИЕ А The cable pulse transformer as an element of the laser’s power supply 127

На сегодняшний день лазеры на самоограниченных переходах атомов
меди являются одним из эффективнейших источников излучения среди
лазеров, излучающих в видимом спектре [1-3]. Отличительной особенностью
таких лазеров является работа в импульсно-периодическом режиме с
достаточно высокой частотой следования импульсов (ЧСИ) и высокой
импульсной мощностью генерации [1-5]. Благодаря своим уникальным
характеристикам такие лазеры применяются в различных областях:
микрообработка материалов, зондирование атмосферы, демонстрационные
системы, визуализация быстропротекающих процессов и т.д. [5-10].
КПД таких лазеров варьируется от 1 до 4 %. Для того чтобы увеличить
этот показатель и улучшить условия эксплуатации в схеме накачки лазера
используют кабельный импульсный трансформатор.
На параметры импульса значительное влияние оказывает собственная
емкость и индуктивность разрядного контура генератора. Величина этих
паразитных параметров определяется размерами установки и увеличивается с
увеличением габаритов этой установки. В связи с этим, требования уменьшения
длительности фронта и длительности импульса в целом и увеличения
амплитуды импульса накачки являются противоречивыми, так как при росте
тока и напряжения увеличиваются габариты импульсной установки, а вместе с
ней растут и значения паразитных параметров. Для устранения этих
противоречий могут быть использованы коаксиальные конструкции с
распределенными параметрами. К одной из таких конструкций относится
импульсный трансформатор с обмоткой из коаксиального кабеля [1].
Использование этого устройства в разы снижает паразитные емкости и
индуктивности. Плюс габариты такой системы гораздо меньше по сравнению с
обычными импульсными трансформаторами за счет того, что в качестве
вторичной обмотки используется сплошная внутренняя жила кабеля, а в
качестве первичной обмотки оплетка этого же кабеля. Обычные импульсные
трансформаторы, которые применяются в микросекундном диапазоне не
подходят для использования в лазерной технике, так как с увеличением
амплитуды импульса увеличивается толщина изоляции, что оказывает влияние
на габариты трансформатора, искажающие импульс, в сторону увеличения. А
для того, чтобы трансформатор установить в корпус лазера необходимо
минимизировать его габариты. Но у трансформатора на отрезках длинной
линии есть недостатки в виде необходимости применения большого числа
развязывающих импедансов. Это устраняется, выполнением обмотки
коаксиальным кабелем на обычном импульсном трансформаторе с
ферромагнитным сердечником.
Целью научно-исследовательской работы является улучшение
характеристик лазера на парах бромида меди, используя кабельный
автотрансформатор в разрядном контуре, что обеспечит изменение параметров
импульса накачки на ГРТ.
Актуальность работы достаточно сложно переоценить, поскольку в
современном мире насчитывается множество различных сфер деятельности, где
используются лазеры, следовательно, улучшение характеристик лазеров
является достаточно актуальной задачей.

В диссертации представлен метод повышения эффективности
возбуждения CuBr-лазера путем модификации разрядного контура. Для этого в
разрядном контуре использовался импульсный кабельный автотрансформатор.
Использование импульсного автотрансформатора, позволяет увеличить
энерговклад в активную среду до начала импульса генерации практически в
1,5-2 раза. При этом мы наблюдаем снижение общего энерговклада в среду,
порядка 15-20%. Без использования обострительного конденсатора повышения
мощности генерации не наблюдалось, несмотря на увеличение энерговклада,
амплитуды импульса напряжения и скорости нарастания тока через ГРТ.
Включение в контур обострительного конденсатора позволяет обеспечить
задержку развития тока через ГРТ относительно начала формирования
импульса напряжения на ней. Обострительный конденсатор обеспечивает
некоторую задержку начала развития тока через ГРТ относительно импульса
напряжения, это позволяет увеличить энергию в трубе в начальный момент
времени, что в свою очередь ведет к увеличению вероятности заселения
резонансных уровней, так как энергия возбуждения электронов увеличивается.
В совокупности с увеличением энерговклада до начала импульса генерации за
счет использования импульсного автотрансформатора достигается увеличение
эффективности возбуждения лазера в 1,5 раза. Путем незначительной
модификации схемы разрядного контура средняя мощность генерации
повысилась с 0,69 до 1,12 Вт при сохранении мощности, потребляемой
источником от сети. При этом увеличивается общий КПД лазерной установки.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Оксана М. Восточноукраинский национальный университет, студент 4 - ...
    4.9 (37 отзывов)
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политоло... Читать все
    Возможно выполнение работ по правоведению и политологии. Имею высшее образование менеджера ВЭД и правоведа, защитила кандидатскую и докторскую диссертации по политологии.
    #Кандидатские #Магистерские
    68 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)