ژانویه 19, 2021

سايت مقالات فارسی – بررسی پراکندگی بریلوئین و کاربرد آن در تولید لیزر فیبری بریلوئین- قسمت ۸

1 min read
 (ضریب انعکاس آیینه ورودی برای پمپ)

 (ضریب انعکاس آیینه خروجی برای پمپ)

نکته مهم دیگری که باید به آن اشاره کنیم این است که معادلات شدت بریلوئین فقط بر حسب مکان تغییر میکنند و تغییرات زمانی نداریم به عبارتی معادلات بایستی در شرایط پایا حل شود.
در حل معادلات شدت متغیرهای زیادی نقش دارند. به عبارت دیگر عوامل زیادی روی کارکرد لیزر فیبری بریلوئین اثر گذار است. از آن جمله میتوان به طول لیزر، ضریب انعکاس آینه ها و توان پمپ اشاره کرد. این موضوعات در انواع مختلف لیزر مورد بررسی قرار می گیرند و برای طراحی یک لیزر بایستی بهینه شوند.
در لیزر فیبری بریلوئین نیز به ترتیب اثر هر کدام را مورد بررسی قرار میدهیم. چون این سه عامل بر روی یکدیگر تاثیر می گذارند بنابراین بهتر است در هر مرحله یک عامل را ثابت گرفته و اثر دو عامل دیگر را بررسی کنیم.

۴-۲- مرحله اول: بررسی پارامتر ضریب انعکاس در عملکرد لیزر فیبری بریلوئین در طول ثابت

ابتدا برای یک طول خاص و در ضریبهای انعکاس مختلف بازده لیزر را به دست میآوریم. در اینجا بازده لیزر را به صورت نسبت شدت خروجی به شدت ورودی تعریف میکنیم.
طول لیزر را ۱ متر در نظر میگیریم. برای شدت ورودی متفاوت و در ضریب انعکاسهای مختلف شدت استوکس را به دست میآوریم. نتایج در شکل (۴-۱) و (۴-۲) رسم شده است.
ضریب انعکاسهای مورد نظر عبارتند از:  . نتایج نشان میدهد به دلیل تقارن در معادلات، خروجی برای، به ترتیب، ضریب انعکاسهای ۰٫۱ و ۰٫۹ ، ۰٫۲ و ۰٫۸ ، ۰٫۳ و ۰٫۷ ، ۰٫۴ و ۰٫۶ برابر است. این برابری را در شکل مشاهده میکنید. البته این نتیجه دور از انتظار نیست . در حالت کلی و واقعی علاوه بر مرتبه اول استوکس مراتب بالاتر نیز ایجاد میشود . به عبارتی وقتی مرتبه اول استوکس به حالت اشباع میرسد مرتبه دوم استوکس به وجود میآید. اما در این پایان نامه تنها مرتبه اول استوکس در نظر گرفته شده است. بنابراین در شکل (۴-۳) فقط برای نیمی از ضرایب انعکاس یعنی از ۰٫۱ تا ۰٫۵ شدت استوکس را رسم کرده ایم. در این شکل شدت استوکس بر حسب شدت پمپ در طول ۱ متر ، و برای ضرایب انعکاس به ترتیب از پایین به بالا ۰٫۱، ۰٫۲، ۰٫۳ ،۰٫۴ و ۰٫۵ رسم شده است. همانطور که در شکل نشان داده شده است با افزایش ضریب انعکاس و همزمان افزایش شدت پمپ ، بازده نیز زیاد میشود. در هر ضریب انعکاس بازده زیاد می شود ولی ضریب انعکاس ۰٫۵ این بازده از همه بیشتر است.
بنابراین اگر بخواهیم یک ضریب انعکاس بهینه برای طول یک متر معرفی کنیم، ضریب انعکاس ۵۰ درصد را انتخاب میکنیم. البته همانطور که تاکید شد برای این طول خاص بهینه را به دست آوردهایم. بنابراین در مرحله دوم تلاش میکنیم نتیجه مشابهی را برای طولهای دیگر نیز به دست آوردهایم.

شکل (۴-۱): شدت استوکس بر حسب شدت پمپ در طول ۱ متر

در این شکل شدت استوکس بر حسب شدت پمپ در طول ۱ متر ، و برای ضرایب انعکاس به ترتیب از پایین به بالا ۰٫۱، ۰٫۲، ۰٫۳ ،۰٫۴ و ۰٫۵ رسم شده است. با افزایش شدت پمپ بیشترین خروجی برای ضریب انعکاس ۰٫۵ به دست میآید.

شکل ۴-۲: شدت استوکس بر حسب شدت پمپ

۴-۳- مرحله دوم: بررسی تاثیر تغییر طول در بازده و محاسبه ضریب انعکاس بهینه در لیزر فیبری بریلوئین

در این مرحله در طولهای متفاوت به بررسی بازده لیزر میپردازیم. در مرحله قبل طول لیزر یک متر بود. در اینجا یک طول بیشتر از یک و طول دیگری را کمتر از یک انتخاب میکنیم. طولهای ۰٫۵ ، ۱ و ۱٫۵ متر را در نظر گرفتهایم.
بازده لیزر را مطابق با مرحله قبل و این بار برای این سه طول به دست میآوریم. برای اینکه ضریب انعکاس بهینه را برای این سه طول محاسبه کنیم مشابه مرحله قبل بازده را برای طیف ضریب انعکاسی ۰٫۱ تا ۰٫۹ محاسبه میکنیم.
نکته جالب توجه اینجاست که اگر برای طولهای کمتر از ۱ یا بیشتر از آن نتایج را تکرار کنیم به این نتیجه میرسیم که در مرتبه اول استوکس بالاترین بازده به ضریب انعکاس ۰٫۵ مربوط است. بنابراین این ضریب انعکاس را به عنوان ضریب انعکاس بهینه انتخاب میکنیم. شکل (۴-۳) این نتایج را نشان میدهد.

شکل(۴-۳): بازده مرتبه اول استوکس در ضریب های انعکاس های مختلف

در سه طول، به ترتیب از بالا به پایین ، ۰٫۵، ۱، ۱٫۵ متر بازده مرتبه اول استوکس را در ضریب انعکاسهای مختلف به دست آورده ایم. همانطور که مشاهده میکنید بیشترین بازده در هر سه طول در ضریب انعکاس بهینه ۰٫۵ به دست میآید بنابراین ضریب انعکاس بهینه به طول وابسته نیست.

۴-۴- مرحله سوم: محاسبه بازده برای ضریب انعکاس بهینه در طولهای مختلف

در این مرحله بعد در ضریب انعکاس بهینه ۰٫۵ برای چهار طول ۰٫۳ ،۰٫۵ ، ۱ و ۱٫۵ متر شدت استوکس و بازده را محاسبه کردهایم. نتایج را به ترتیب در شکلهای(۴-۴) و (۴-۵) نشان داده ایم. در این نمودار بیشترین بازده در طول کمتر یعنی ۰٫۳ متر به دست آمده است. به عبارتی هر چقدر طول لیزر کمتر باشد شدت پمپ برای رسیدن به آستانه کمتر است بنابراین در ورودیهای مشابه بایستی بازده در طول کمتر بیشتر شود.

شکل(۴-۴): شدت استوکس بر حسب شدت پمپ در ضریب انعکاس بهینه ۰٫۵ در چهار طول ۰٫۳ ، ۰٫۵، ۱ و ۱٫۵ متر(به ترتیب از بالا به پایین).

بیشترین شدت خروجی مربوط به طول کمتر است.

شکل(۴-۵): در این نمودار بازده در ضریب انعکاس بهینه و در طولهای۰٫۳، ۰٫۵، ۱ و ۱٫۵ رسم شده است.

همانطور که در شکل دیده میشود بیشترین خروجی را به ترتیب برای طولهای ۰٫۳ و ۰٫۵و ۱و ۱٫۵ متر (به ترتیب از بالا به پایین) داریم. وقتی طول را کم میکنیم بازده افزایش مییابد تا در طولهای پایین به حالتی تقریباً اشباع میرسیم.
البته باید بگوییم در طولهای بالاتر شدت آستانه بیشتر میشود که به دلیل نزدیکی شدت آستانه طولهای مختلف این موضوع در شکل به وضوح دیده نمیشود. در جدول زیر شدت آستانه پمپ را برای طولهای مختلف آوردهایم.

جدول (۴-۲): شدت آستانه لیزر برای طولهای مختلف

۱٫۵ ۱
دانلود متن کامل این پایان نامه در سایت abisho.ir
Copyright © All rights reserved. | Newsphere by AF themes.