1.1 Определение средней мощности излучения

Для углекислотного лазера рабочая точка соответствует максимуму выходной мощности, что можно назвать максимальным режимом.

Так как управление осуществляется от внешнего сигнала путем модуляции разрядного тока (такой режим назовем модуляторным), то рабочую точку целесообразно выбирать при среднем значении выходной мощности :

(1)

1.2 Определение коэффициентов ВтАх

Для расчета коэффициентов ВтАХ Экстремальный характер ВтАХ подсказывает вид аппроксимирующего ее многочлена:

(2)

где а, b, с - постоянные коэффициенты, которые следует рассчитывать по заданным точками.

а, b, c решается система уравнений.

(3)

С помощью аналитически заданной ВтАХ (2) рассчитываются допустимые пульсации тока излучателя и средний рабочий ток газоразрядной трубки соответствующий мощности излучения, определенной из соотношения (1).

1.3 Определение пульсации мощности излучения

При модуляторном режиме, средняя во времени мощность излучателя вычисленная из соотношения (1). В этом режиме заданные пульсации ограничивают выходную мощность излучения значениями:

(4)

где - это допустимые пульсации выходной мощности излучения лазера

1.4 Определение пульсации тока

Соответствующие значения тока ,,вычисляются подстановкойв уравнение (2). Поскольку уравнение (2) квадратное относительно I, то каждому значению будет соответствовать два значения токаI. Оставлять следует меньшие из них.

В результате решения уравнения:

откуда

Принимаем наименьшее значение ;

откуда

Принимаем наименьшее значение ;

откуда

Принимаем наименьшее значение ;

Здесь нужно помнить, что, во-первых, выражение (2) есть лишь удобная аппроксимация ВтАХ, и во-вторых, даже если принять и для описания ВтАХ при токах больших , то большим значениям газоразрядных токов будут соответствовать, как правило, и большие тепловые мощности рассеяния (потери) на лазерной трубке.

Используя программу Excel построим ВтАХ для проверки результатов (см. рис. 2).

Рис. 2. ВтАХ

1.5 Определение пульсации напряжения

Рабочее напряжение на трубке , допустимый интервал измерения напряжения, обусловленный пульсациями, и динамическое электрическое сопротивление, рассчитывается с помощью вольт– амперной характеристики (ВАХ).ВАХ отпаянных углекислотных газоразрядных трубок в рабочем режиме излучателей имеет падающий характер (см. рис. 3.).

Рис. 3. Графическая иллюстрация расчета напряжений на газоразрядной трубке (ВАХ).

Удобная форма аппроксимации ВАХ газоразрядных лазерных трубок описывается уравнением

(5)

где - напряжение и ток трубки соответственно, аи- постоянные коэффициенты, которые определяются по экспериментальным или заданным значениям.

Рассчитаем коэффициенты ипутем решения уравнения (5), подставив в него заданные начальныеи конечныеточки ВАХ. Получим систему:

Решив ее, получим:

Порядок расчета по ВАХ (5) аналогичен расчету токов по ВтАХ (2). То есть по уже известным токамтрижды, воспользовавшись уравнением (5) с рассчитанными коэффициентамии, определим пульсации напряжения:

Построим ВАХ для проверки результатов (см. рис. 4).

Рис. 4. ВАХ