Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Tính toán năng lượng hấp thụ trong thanh hoạt chất của laser rắn YAG: Nd bơm bằng đèn flash phục vụ mục đích quân sự

Mục tiêu của luận án: Tính toán xác định năng lượng bơm được hấp thụ, năng lượng nhiệt sinh ra và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất của laser YAG:Nd bơm bằng đèn flash. Mô hình tính toán là công cụ để phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng của các hiệu ứng nhiệt trong thanh hoạt chất và để tiến hành các khảo sát mô phỏng nhằm tìm các phương án tối ưu cho quantron của loại laser này. Các kết quả tính toán còn là cơ sở ban đầu để xây dựng mô hình tính toán mô phỏng toàn bộ hoạt động của laser.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Tính toán năng lượng hấp thụ trong thanh hoạt chất của laser rắn YAG:Nd bơm bằng đèn flash phục vụ mục đích quân sự 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ ----------------------- LÊ NGỌC ANH TÍNH TOÁN NĂNG LƯỢNG HẤP THỤ TRONG THANH HOẠT CHẤT CỦA LASER RẮN YAG:Nd BƠM BẰNG ĐÈN FLASH PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH QUÂN SỰ Chuyªn ngµnh: Quang häc M· sè: 62 44 01 09 Tãm t¾t luËn ¸n tiÕn sÜ vËt lý Hµ néi - 2016 2 Công trình được hoàn thành tại: Viện Khoa học và Công nghệ quân sự - Bộ quốc phòng Người hướng dẫn khoa học: TS. Phạm Vũ Thịnh TS. Nguyễn Thu Cầm Ph¶n biÖn 1: PGS. TS Chu Đình Thúy Viện Vật lý - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Ph¶n biÖn 2: PGS. TS Hồ Quang Qúy Viện Khoa học và Công nghệ quân sự Ph¶n biÖn 3: PGS. TS Lê Hoàng Hải Học viện Kỹ thuật quân sự Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ họp tại Viện Khoa học và Công nghệ quân sự vào hồi……..h……… ngày……tháng ……..năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Viện khoa học và Công nghệ quân sự - Thư viện Quốc gia Việt Nam 1 A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN 1. Ý nghĩa của luận án Do có nhiều ưu điểm nổi bật laser YAG:Nd hiện nay vẫn là loại laser được sử dụng phổ biến, nhất là trong các thiết bị quân sự (đo cự ly, điều khiển hỏa lực,…). Đối với laser YAG:Nd nguồn bơm quang học thường được sử dụng là đèn flash (chứa khí Xe hoặc Kr) và các laser bán dẫn. Mặc dù xét về hiệu suất chuyển đổi năng lượng, nguồn bơm bằng laser bán dẫn có ưu thế hơn so với đèn flash. Nhưng vì nhiều lý do kinh tế và kỹ thuật các laser YAG:Nd bơm bằng đèn flash dùng trong quân sự vẫn chiếm tỷ lệ lớn. Do đèn flash bức xạ trong một vùng phổ rộng (từ vùng tử ngoại cho đến vùng hồng ngoại gần) nên một phần lớn năng lượng bơm hấp thụ trong thanh hoạt chất bị chuyển hóa thành nhiệt năng. Vì vậy người ta thường sử dụng hệ thống làm mát để giảm thiểu các tác động không mong muốn của các hiệu ứng nhiệt. Để tập trung năng lượng bơm vào thanh hoạt chất, đèn flash và thanh hoạt chất thường được đặt trong các ống phản xạ. Tổ hợp bao gồm: thanh hoạt chất, đèn flash, ống phản xạ, ống chứa chất làm mát và chất làm mát thường được gọi là quantron. Về thực chất quantron là đầu phát laser khi chưa có các gương phản xạ. Trong thiết kế, chế tạo laser YAG:Nd cần phải lựa chọn cấu hình quantron sao cho năng lượng bơm được hấp thụ nhiều nhất và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất càng đồng nhất càng tốt, để hạn chế tối đa các gradient nhiệt độ sinh ra trong thanh hoạt chất. Xuất phát từ lý do này mà việc nghiên cứu Tính toán năng lượng hấp thụ trong thanh hoạt chất của laser rắn YAG:Nd bơm bằng đèn flash phục vụ mục đích quân sự đã được đề xuất. Mô hình tính toán sẽ giúp lựa chọn cấu hình quantron tối ưu nhất có thể, ngoài ra nó còn là một công cụ phân tích đánh giá các giải pháp công nghệ và kỹ thuật được áp dụng. Việc xác định năng lượng bơm được hấp thụ, năng lượng nhiệt sinh ra và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất còn là phần việc không thể thiếu được trong quá trình xây dựng mô hình tính toán tổng thể cho laser YAG:Nd. 2 2. Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án  Mục tiêu của luận án: Tính toán xác định năng lượng bơm được hấp thụ, năng lượng nhiệt sinh ra và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất của laser YAG:Nd bơm bằng đèn flash. Mô hình tính toán là công cụ để phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng của các hiệu ứng nhiệt trong thanh hoạt chất và để tiến hành các khảo sát mô phỏng nhằm tìm các phương án tối ưu cho quantron của loại laser này. Các kết quả tính toán còn là cơ sở ban đầu để xây dựng mô hình tính toá mô phỏng toàn bộ hoạt động của laser.  Những nội dung nghiên cứu chính của luận án: - Nghiên cứu phương pháp Monte-Carlo ray tracing và cách thức phần mềm Zemax, sử dụng phương pháp này trong chế độ không tuần tự để xác định phân bố năng lượng bức xạ đươc hấp thụ trong các hệ thống quang học phức tạp. - Xây dựng mô hình tính toán cho quantron của laser YAG:Nd bơm bằng đèn flash để xác định năng lượng bơm được hấp thụ, năng lượng nhiệt sinh ra và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất. - Nghiên cứu phương pháp đánh giá các quang sai mặt sóng do các hiệu ứng nhiệt trong thanh hoạt chất gây ra bằng các đa thức Zernike. - Sử dụng mô hình tính toán tiến hành một số khảo sát mô phỏng, đánh giá khả năng của một số phương pháp thực nghiệm và xử lý kết quả đo. - Khảo sát quantron của một mẫu laser YAG:Nd bơm bằng đèn flash dùng cho máy đo xa đơn xung dạng cầm tay. 3. Các kết quả chính của luận án. 1. Đã xây dựng được mô hình tính toán xác định năng lượng bơm được hấp thụ, năng lượng nhiệt sinh ra và phân bố năng lượng này trong thanh hoạt chất cho laser rắn YAG:Nd bơm bằng đèn flash. 2. Bằng các nghiên cứu khảo sát đã chứng minh rằng mô hình tính toán được xây dựng là công cụ hữu hiệu để xác định cấu 3 hình tối ưu cho quantron, đánh giá khả năng của các phương pháp thực nghiệm và xử lý các kết quả đo. 3. Chứng minh được vai trò của mô hình tính toán trong việc đánh giá định lượng ảnh hưởng của các hiệu ứng nhiệt đối với các đặc trưng của chùm tia laser. B. NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN Nội dung chính của luận án được trình bày trong 4 chương. Chương 1 trình bày tổng quan các vấn đề vật lý trọng yếu liên quan đến quantron của laser YAG:Nd. Chương 2 trình bày cụ thể mô hình tính toán được xây dựng dựa trên phương pháp Monte-Carlo ray tracing với sự trợ giúp của phần mềm chuyên dụng Zemax. Chương 3 sử dụng mô hình tính toán đã được xây dựng để khảo sá ...