Η ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΩΝ ΣΤΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΤΩΝ ΠΑΛΜΙΚΩΝ LASER ΑΕΡΙΩΝ

Abstract

ΤΑ ΠΑΛΜΙΚΑ LASERS ΑΕΡΙΩΝ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ, ΓΙΑ ΤΗΝ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΑΝΑΣΤΡΟΦΗΣ ΠΛΗΘΥΣΜΟΥ, ΑΠΟΤΟΜΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΕΚΚΕΝΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΥΝΤΑΙ ΚΥΡΙΩΣ ΑΠΟ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ: ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΤΑΣΗΣ ΚΑΙ ΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΟΡΤΙΟΥ (C - TO - C). ΓΙΑ ΚΑΘΕ ΚΥΚΛΩΜΑ ΟΙ ΤΙΜΕΣ ΤΩΝ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΩΝ ΤΟΥΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΟΥΝ ΞΕΧΩΡΙΣΤΕΣ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΗΣ ΕΞΟΔΟΥ ΤΟΥ LASER. ΕΤΣΙ, ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ Η ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ ΕΝΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ LASER (LASER ΑΖΩΤΟΥ) ΓΙΑ ΟΛΟΥΣΤΟΥΣ ΔΥΝΑΤΟΥΣ ΣΥΝΔΥΑΣΜΟΥΣ ΤΙΜΩΝ ΤΩΝ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΑ ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ. ΒΡΕΘΗΚΕ ΟΤΙ: ΚΥΚΛΩΜΑ ΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΤΑΣΗΣ: Η ΜΕΓΙΣΤΗ ΟΠΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟΣ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΟΤΑΝ ΟΙ ΔΥΟ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΕΙΝΑΙ ΙΣΕΣ ΓΙΑ ΣΤΑΘΕΡΗ ΟΛΙΚΗ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ. ΑΥΤΟ ΑΠΟΔΙΔΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΕΠΙΤΕΥΞΗ ΤΗΣ ΒΕΛΤΙΣΤΗΣ ΣΥΖΕΥΞΗΣ ΤΩΝ ΔΥΟ ΒΡΟΧΩΝ ΤΟΥ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ, ΟΤΑΝ ΟΙ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΕΣ ΕΙΝΑΙ ΙΣΕΣ, ΚΑΙ ΟΔΗΓΕΙ ΣΤΗΝ ΕΛΑΧΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΤΑΛΑΝΤΩΤΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ. ΚΥΚΛΩΜΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΟΡΤΙΟΥ: Η ΒΕΛΤΙΣΤΗ ΣΥΝΘΗΚΗ ΓΙΑ ΜΕΓΙΣΤΗ ΟΠΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΟΤΑΝ Η ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ PEAKING ΠΑΡΕΙ ΜΙΑ ΚΡΙΣΙΜΗ ΤΙΜΗ (12 NF). ΑΥΤΟ ΑΠΟΔΙΔΕΤΑΙ Α) ΣΤΟ ΟΤΙ ΓΙΑ ΤΙΜΕΣ ΤΗΣ ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ PEAKING ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΕΣ ΑΠΟ ΤΗΝ ΚΡΙΣΙΜΗ ΤΙΜΗ ΕΝΑ ΜΕΡΟΣ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΤΛΗΣΗΣ ΜΕΝΕΙ ΑΝΕΚΜΕΤΑΛΛΕΥΤΟ ΑΦΟΥ ΦΘΑΝΕΙ ΣΤΟΝ ΣΩΛΗΝΑ ΤΟΥ LASER ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΕΞΟΔΟ ΤΟΥ ΠΑΛΜΟΥ ΤΟΥ LASER ΚΑΙ Β) ΣΤΟ ΟΤΙ Η ΟΠΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟΣ ΕΜΦΑΝΙΖΕΤΑΙ ΤΗΝ ΙΔΙΑ ΠΑΝΤΑ ΧΡΟΝΙΚΗ ΣΤΙΓΜΗ ΜΕΤΑ ΤΗΝ ΚΑΤΑΡΡΕΥΣΗ ΤΗΣ ΕΚΚΕΝΩΣΗΣ ΣΤΟΝ ΣΩΛΗΝΑ ΤΟΥ LASER. ΣΤΗΝ ΣΥΝΕΧΕΙΑ, ΜΕΣΩ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΕΝΤΟΠΙΣΜΕΝΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΓΙΑ ΤΑ ΔΥΟ ΑΥΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΒΡΕΘΗΚΑΝ ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΕΚΦΡΑΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΤΙΣ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ (ΠΕΡΙΚΟΠΗ ΠΕΡΙΛΗΨΗΣ)

PULSED GAS LASERS ARE PUMPED BY A RAPID ELECTRIC DISCHARGE WHICH FORMS THE APPROPRIATE POPULATION INVERSION. THE MOST COMMON CIRCUITS USED IN THIS TYPE OF LASER SYSTEMS ARE THE "DOUBLING CIRCUIT" AND THE "CHARGE TRANSFER CIRCUIT" (C - TO - C). AMONG THE CIRCUIT PARAMETERS, THE CAPACITANCES MAY FORM PARTICULARCONDITIONS ON THE ELECTRICAL AND OPTICAL PERFORMANCE OF THE LASER SYSTEM. THUS, THE ELECTRICAL AND OPTICAL PERFORMANCE OF THE SYSTEM IS INVESTIGATED EXPERIMENTALLY FOR ALL POSSIBLE COMBINATIONS OF THE VALUES OF CAPACITANCES. THE RESULTS SHOWED THE FOLLOWING. DOUBLING CIRCUITS: A MAXIMUM OPTICAL OUTPUT APPEARS WHEN THE TWO CAPACITANCES OF THE CIRCUIT ARE EQUAL FOR CONSTANT TOTAL CAPACITANCE. THIS IS ATTRIBUTED TO THE BEST COUPLING OF THE TWO LOOPS OF THE CIRCUIT WHICH IS ACHIEVED THROUGH CAPACITANCE EQUALITY AND LEADS TO THE MINIMIZATION OF THE OSCILLATORY BEHAVIOR OF THE SYSTEM. C - TO - C CIRCUIT: THE OPTIMUM CONDITION FOR MAXIMUM OPTICAL OUTPUT APPEARS WHEN THE PEAKING CAPACITANCE OBTAINS A CRITICAL VALUE. THIS IS ATTRIBUTED TO A) THE DELAYED ARRIVAL OF A PART OF THE PUMPING PULSE ENERGY IN THE LASER CHANNEL AND CONCRETELY AFTER THE LIGHT APPEARANCE AND B) THE APPEARANCE OF THE LIGHT PULSE ALWAYS AT THE SAME TIME AFTER THE BREAKDOWN OF THE DISCHARGE IN THE LASER CHANNEL. A LUMPED CIRCUIT MODEL USED TO FIND ANALYTICAL EXPRESSIONS FOR THE DAMPING CONSTANTS AND ANGULAR FREQUENCIES OF ELECTRICAL OSCILLATIONS. SUCH EXPRESIONS APPEAR IN THE LITERATURE FOR THE FIRST TIME AND ARE USEFUL TO LASER CONSTRUCTORS. FINALLY, THROUGH THESE EXPRESSIONS AND THE (ABSTRACT TRUNCATED)