Т. 325, № 2 : Математика, физика и механика

Математическое моделирование генерации лазерного излучения в He-N2-H2 плазме, возбуждаемой осколками деления урана

Создание высокоэнергетических лазеров с ядерной накачкой до сих пор остаётся перспективной и актуальной, но пока не реализованной задачей совместного применения двух высоких технологий: ядерной и лазерной. Экспериментальные исследования являются крайне затратными и небезопасными. Это существенно тормозит прогресс в этой области исследований. Детально разработанные кинетические модели ядерно-возбуждаемой плазмы могут существенно ускорить разработку высокоэнергетических лазеров с ядерной накачкой. Авторами разработана оригинальная многокомпонентная кинетическая модель гелий-азот-водородной активной среды, возбуждаемой осколками деления урана, в которой учитываются все основные процессы селективного заселения рабочих лазерных уровней. Методами математического моделирования установлено, что заселение верхнего лазерного уровня примерно в равной степени определяется как процессами перезарядки атомарных и молекулярных ионов гелия в столкновениях с участием молекулы азота, так и процессами Пеннинга при столкновениях молекулярного азота с возбужденными атомами гелия. Учитывая тот факт, что в типичных условиях ядерной накачки возбуждаемая осколками деления гелий-азот-водородная активная лазерная среда является сильно неоднородной, в настоящей работе был проведен анализ полученных данных математического моделирования. В условиях реального эксперимента по ядерной накачке среды коэффициент усиления мощности пучка лазерного излучения за один проход не сильно отличается как при учете неоднородного распределения энерговклада в активную среду, так и при замене его однородным. При этом мгновенный общий энерговклад в активную среду должен совпадать. Эти отличия приближенно можно учесть, введя эффективный линейный коэффициент потерь β, который равен, согласно расчетам настоящей работы, 10-5 см-1.

Ключевые слова:

электронный ресурс, кинетическая модель, слабые сигналы, коэффициенты, усиление, кинетические процессы, генерационные характеристики, лазерное излучение,

Авторы:

Будник Александр Петрович

Кузнецова Елена Эдуардовна

Скачать PDF