Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Прохождение невидимых тепловых лучей 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

в первом приближении можно считать

sin (02-ei)~e2-е1=де

cos (*+-Y)cos яр+е + --] = со8 (90°-&+а9/2) Де/2.

Тогда яр-1-е~п/2; Ап=2п ~- {&-AQI2).

Отсюда получаем квадратное уравнение относительно Д6: (Дбр - - Д6 + 2 Ап/п = 0. Решением уравнения является

де = &(! -1/1 - 2Дп/(02 . и).

Знак перед корнем выбран из следующего условия: для Дп = О Д6 = 0. Зависимость ДО от Ап/п нелинейна. Нелинейность особенно проявляется при малых значениях

Для уменьшения требуемого напряжения Um, прикладываемого к треугольным граням призмы (рис. 5.29, а), толщину призмы d целесообразно выбирать малой. Минимальное значение толщины ограничено диаметром проходящего пучка лучей.

С помощью призмы, изготовленной из кристалла KTN (например, KTaj.es Nbo,85 Og). можно при управляющем напряжении 10 В/см получить отклонение луча на угол до 2°.

В отклоняющем устройстве можно также использовать прямоугольный кристалл с нанесенными на его поверхность треугольными электродами (рис. 5.29, б). Угол отклонения луча в этом случае 6 = 1Ап/а и при отношении 1/а = 20 может достигать 1°.

Термооптические отклоняющие устройства основаны на зависимости показателя преломления среды от температуры. Угол отклонения луча в среде, имеющей градиент коэффициента преломления в направлении, нормальном направлению падения луча,

дп дТ

дТ дх

где b - толщина образца; дТ/дх - градиент температуры от нормали к направлению падения луча.

Экспериментальными исследованиями дисперсии коэффициента преломления в арсениде галлия при разных температурах установлено, что вели-



Рис. 5.29. Электрооптическое отклоняющее устройство с призмой; / - падающий луч; призма; 3 - электроды; 4 - отклоненный луч. ,



чина dnIdT не зависит от температуры н равна 2,8 Ю при л = =1,15 мкм. Градиент температуры в образце бГ/Э* можно определить иэ одномерного уравнения теплопроводности:

--i-.=-A. (5.1.)

d}fi % dt X

где и - коэффициент диффузии; х - теплопроводность; fit - скорость выделения тепла в образце в единице объема за единицу времени. По определению, V. = т/сс, где Си -- удельная (на единицу объема) теплоемкость материала.

Для решения уравнения (5.11) начальные и граничные условия в первом приближении можно принять следующими:

1) Т = Та при д; = ± а/2 и < > О, где а - расстояние между индиевыми контактами на торцах образца GaAs;

2) А = Ао = P/V = const при t > О, где Р - мгновенное значение выделяемой в образце электрической мощности; V - полный объем o6pa3Hai

3) Г = Го при t = 0.

При этих*условиях решение уравнения (5.11) получается в виде

(-1) (2п -1)2

(2п-1) пх sin- X

- (2n -1)22

Если принять а = 3,6 мм; х = 0,294 см/с и < = 0,01 с, то in t/cfi 0,1.

Теоретическая кривая и экспериментальные данные, характеризующие траекторию отклонения луча от одного контакта к другому, приведены на рис. 5.30, а. Экспериментальные и расчетные данные зависимости угла отклонения луча от длительности импульса при фиксированном значении х= = 0,5 мм (от контакта) показаны на рис. 5.30, б. Эксперимент проводился на образце из арсенида галлия размерами 5,1 X 2,5x0,25 мм и сопротивлением 50 Ом. Для изменения профилей отклонения луча использовались импульсы с амплитудой 25 В и длительностью 10 мс. Через образец проходило излучение гелий-неонового (He-Ne) лазера с длиной волны 1,15 мкм.

Таким образом, при создании в арсениде галлия (GaAs) температурного градиента подачей на образец импульсного напряжения появляется соответствующий градиент показателя преломления в направлении, нормальном падающему лучу. Это явление можно использовать для создания устройств, управляющих ориентацией луча лазера.

6,рад 0,28 0,24 0,20 0,16 0,12 0,08

0,04

О

а

Z--D

в,рад б

\, Положение луча


-0,6 -0,г О 0,г 0,6 а:/а 5 10 15 20 Т^.м

Рис. 5.30. Отклонение луча лазера в образце арсенида галлия (GaAs) толщиной 0,25 ммг а - траектория; б - график зависимости угла отклонения луча от длительности импульса.



Рис. 5;3I. Термооптнческое отклоняющее устройство.



Аналогичные результаты получены с призмой из сульфида кадмия (CdS) размерами 2,5 X 2,5 мм и углом при вершине 24°. При пропускании через призму тока 2 А зарегистрировано отклонение луча до 2°. Омическое сопротивление призмы с индиевыми контактами составляло 8 Ом.

Термооптические отклоняющие устройства выполняют также с использованием газовых сред. Одно из таких устройств изображено на рис. 5.31, а и состоит из двух металлических пластин с пилообразными выступами. В центре пластин имеется продольная щель, вдоль которой распространяется луч лазера. Между поверхностями пилообразных выступов образуются наклонные и вертикальные слои воздуха или газа в которых возникают градиенты температуры, если между металлическими пластинами имеется разность температур. Для создания разности температур одну из пластин нагревают, а другую охлаждают.

При наличии градиента температуры появляется соответствующий градиент показателя преломления газовой среды. В этом случае наклонные слои воздуха или газа вызывают отклонение луча лазера, а вертикальные слои, где градиенты направлены вдоль луча, практически не влияют на направление луча.

Зависимость показателя преломления от состояния слоя воздуха (без учета влияния влажности) описывается уравнением

пс\-{-А - 10-10,

(5.12)

где р - давление воздуха. Па; Т - температура. К; Л = 77,6 . 10* К/Па - постоянная величина.

Схема распространения луча в наклонном зазоре показана на рис. 5.31, б. Угол е отклонения луча, вызванного изменением показателя преломления п в зазоре, определяется выражением

где Р = Ро (г) - постоянная распространения.

Предположим, что температура T{z) в зазоре изменяется линейно. Тогда, обозначив ширину зазора а и входную, выходную и среднюю линейную температуры соответственно Г^.Га и Гор, получим Т (г) = Гор (1 + qz), где <7 = (/а - Tt)/Tcp 1/а.

На основании уравнения (5.12)

(.).1 Ь-=1-Н

10-° Ар

Р=роп(г) = Ро

T{z) 10-0 Ар

Гор (1+92) J 10-МрРо<?

Гср(1 + <?г)

dp 10-МрРо9

Гор (1+92)2

Гср(1 + 9г)

-d/2

10-Мр Гор(1+9г)



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 [ 74 ] 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95