نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، پژوهشکده فوتونیک و فناوری کوانتومی، صندوق پستی : 836-14395، تهران
چکیده
در این مقاله، مدل سینتیک شش دمایی بر اساس معادلات تعمیم یافتۀ لاندائو-تلر برای بهینه سازی برخی پارامترهای ورودی یک لیزر تپی TEA CO2 به کار رفته است. این مدل با در نظر گرفتن معادلات حاکم بر محیط تخلیۀ الکتریکی برای محاسبۀ چگالی الکترونها، به صورت عددی حل شده است. در این پژوهش، برای اولین بار تفکیک مولکول CO2 و تولید CO به صورت یک معادلۀ تحول زمانی با سایر معادلات دینامیکی آهنگ لیزر جفت شده است. رفتار زمانی جریان و ولتاژ تخلیه و توان تپ خروجی لیزر، در نسبت آمیزۀ گازهای :He2N: CO2 به ترتیب 1:1:3شبیه سازی شد. همچنین، مقدار بهینۀ پارامترهای ورودی شامل بازتابندگی آینۀ خروجی، ظرفیت خازن پیش یونش و ظرفیت و ولتاژ شارژ خازن ذخیره برای به‌دست آوردن بیشینۀ قلۀ توان خروجی محاسبه شد. نتایج به‌دست آمده در طراحی بهینۀ نوسانگرهای TEA CO2 بسیار حائز اهمیت است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Optimization of some input parameters of a pulsed TEA CO2 laser based on the generalized Landau-Teller equations
نویسندگان [English]
- Azizmorad Koushki
- Somayeh Panahibakhsh
- Zohreh Rajabi
Photonic and Quantum Technologies Research school, Nuclear Science and Technology Research Institute, P.O.BOX: 14395-836, Tehran, Iran
چکیده [English]
In this paper, the six-temperature kinetic model based on the generalized Landau-Teller equations is used to optimize a pulsed TEA CO2 laser input parameters. This model was numerically solved by regarding the equations governing the electrical discharge media to obtain the density of electrons. In this study, for the first time, the dissociation of the CO2 molecule and the production of CO as a time evaluation equation were dynamically coupled with other rate equations. The time behavior of the discharge current and voltage and laser output pulse power was simulated for CO2:N2:He gases mixture ratio, which are 1:1:3, respectively. Also, the optimum values of the input parameters including the reflectivity of the output mirror, the capacity of the pre-ionization capacitor, and the capacity and charging voltage of the storage capacitor were calculated to obtain the maximum output peak power. The obtained results are significant in the optimum design of TEA CO2 oscillators.
کلیدواژه‌ها [English]
- TEA CO2 laser
- gas ratio
- CO2 dissociation
- six-temperature kinetic model
- the Landau-Teller equations
- D C Dumitras, “CO2 laser: Optimisation and application” (2012).
- W J Witteman, “The CO2 laser”, Springer (2013).
- T Omi and K Numano, Laser therapy 23 , 1 (2014) 49.
- H Fenske and T Czotscher, Lasers in Manufacturing and Materials Processing 7, 1 (2020) 1.
- M Momcilovic, S Zivkovic, J Petrovic, I Cvijovic-Alagic and J Ciganovic, Phys. B 125, 11 (2019) 1.
- M Momcilovic, J Petrovic, J Ciganovic, I Cvijovic-Alagic, F Koldzic, and S Zivkovic, Plasma Chem. and Plasma Process. 40, 2 (2020) 499.
- A Pezh, Optics Commun. 515 (2022) 128187.
- X Li, H Wang, W Yu, L Wang, D Wang, H Cheng, and L Wang, Optik 241 (2021)167036.
- K Luk, I S Zhao, N Gutknecht, and C H Chu, Lasers in Dental Science 3, 1 (2019) 1.
- M Kumar, V Gupta and A Nath, Phys. B 80, 6 (2005) 757.
- M Kumar, A Deshpande, C Gupta, A Biswas, and A Nath, J. of Chem. Sci. 114 , 6 (2002) 659.
- W Fuß, J Göthel, M Ivanenko, W Schmid, P Hering, K Kompa, and K Witte, Environ. and Health Stud. 30, 2-3 (1994) 199.
- A Bahrampour and A Askari, Optics comm. 257, 1 (2006) 97.
- A Karapuzikov, A Malov, and I Sherstov, Infrared Phys. Tech. 41 , 2 (2000) 77.
- S S Milijanic, N N Stjepanovic, and M S Trtica, presented at the High-Power Lasers in Civil Engineering and Architecture, 2000 (unpublished).
- H Hokazono and H Fujimoto, of appll. phys. 62, 5 (1987) 1585.
- M Kumar, A Biswas, P Bhargav, T Reghu, S Sahu, J Pakhare, M Bhagat and L Kukreja, Laser Technol. 52 (2013) 57.
- M Kumar, J Khare, C Gupta, and A Nath, Laser Technol. 39, 1 (2007) 129.
- B A Ghani, phys. commun. 171, 2 (2005) 93.
- R Torabi, H Saghafifar, A Koushki and A Ganjovi, Scr. 91, 1 (2015) 015501.
- R Torabi, H Saghafifar, and A Koushki, Optik 135 (2017) 238.
- M Soukieh, B A Ghani, and M Hammadi, Laser Technol. 30, 8 (1998) 451.
- A Smith, T Bett, and P Browne, IEEE J. Quantum Electron. 11, 7 (1975) 335.
- H Hokazono, N Kobayashi, M Obara, K Midorikawa, and H Tashiro, IEEE J. Quantum Electron. 28, 8 (1992) 1792.
- M Zand, A Koushki, R Neshati, B Kia, and K Khorasani, Laser Phys. 28, 2 (2018) 025002.
)