Оценка идеальности оптических квантовых генераторов

Краев О.А.

Красноярский государственный университет

ОЦЕНКА ИДЕАЛЬНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ КВАНТОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Развитие оптических квантовых генераторов идет в направлении увеличения мощности выходного излучения. Увеличение мощности влечет за собой изменение других параметров системы, таких как масса, габариты, энергоемкость. Оценка эффективности технической системы лежит в плоскости комбинированного критерия, включающего изменения всех необходимых и достаточных параметров системы. Существующие методы оценки (экспертных, парных и др.) не объективны, так как не учитывают взаимосвязь между параметрами системы. Наиболее объективно для критерия оценки эффективности систем подходит понятие идеальности, используемое в теории решений изобретательских задач (ТРИЗ).

Идеальность лазера выражается отношением количественного показателя  главной полезной функции к показателю функции затрат:

В свою очередь для лазера имеем:

Здесь: W – энергия излучения, Дж; P – мощность накачки, Вт; М – масса, кг; V – объем, м³;  q – расходимость излучения, рад; h – КПД.

Введем ограничение: идеальность технической системы лазер есть величина безразмерная. Для выявления взаимосвязи между параметрами функции идеальности воспользуемся теорией размерности и подобия. Введем традиционные обозначения основных физических единиц – М (масса, кг), L (длина, м) и T (время, сек). В формулу идеальности лазера входят 4 параметра, размерность которых выражается посредством трех основных единиц измерения. Тогда, согласно p-теореме имеем один критерий. Для поиска  критерия решим уравнение:

Выражая параметры функции идеальности через основные единицы     M, L, T, имеем систему уравнений:

Отсюда находим p-критерий:

Один из вариантов записи функции идеальности лазера:

Проведенный генетический анализ, выявил S-образный характер развития одного из основных параметров лазера - мощности. Для кривой характерна зона насыщения, что свидетельствует, согласно S-образному характеру развития технических систем, о необходимости перехода к новому S-периоду.

Рис. Изменение степени мощности излучения лазера

Полученная формула идеальности, дает возможность выявить характер изменения критерия идеальности во времени, а так же создать объективный прогностический инструмент развития оптических квантовых генераторов.

Литература:

1.  Г.С.Альтшуллер, «Творчество как точная наука».

2.  Ю.П.Саламатов, «Идеализация технических систем на примере тепловой трубы».

3.  Реферативный журнал «Физика» 1960-2000г.г.