Воздействие мощного излучения СО2-лазера на крупные капли воды, ледяные кристаллы сферической формы и атмосферные осадки

Рис.10. Распределения интенсивности излучения мощного пучка на приемном пункте при L = 760м (точки - эксперимент; сплошная кривая - аппроксимация).

Поглощение излучения СО₂- лазера в приземной атмосфере вызывается водяным паром и углекислым газом, а также частицами аэрозоля. Анализ результатов измерений мощностей P₁ и P₂, выполненных при а_вл = 4,5 г/м ³, T = 0⁰C и V = 2 - 4 м/с показал, что среднее значение коэффициента передачи k ? 0,74. В отдельных опытах коэффициент передачи достигал величины k » 0,84. Семь серий измерений на длинной трассе было выполнено непосредственно после снегопадов, когда ветер практически отсутствовал. При этом абсолютная влажность и температуры воздуха были равны для них 4,4 г/м³ и +1⁰C соответственно. Величина коэффициента передачи оказалась несколько выше, чем при ветре и составила в среднем 0,77, коэффициент ослабления изменялся в пределах: g_10,6 = 0,7 - 0,77 дБ/км. Ниже приведены коэффициенты ослабления излучения CO₂ -лазера на трассе длиной 760м в зависимости от абсолютной влажности воздуха а_вл:

Каждая из приведенных величин является результатом усреднения по 10 - 20 опытам.

Представленная здесь совокупность экспериментальных данных показывает, что коллимированный мощный лазерный пучок на волне 10,6 мкм распространяется в свободной атмосфере практически без потерь энергии на расстоянии порядка километра. При этом просветление водного аэрозоля с оптической толщиной порядка 10 возможно излучением CO₂- лазера с мощностью 12-16 кВт. Время образования канала ~ 0,035 с, скорость просветления неподвижного тумана составляет ~ 140 м / с, а КПД преобразования лучистой энергии в энергию испарения достигает ~ 34 %. Ветровой перенос капель тумана существенно влияет на динамику просветления в натурных условиях. В случае снегопадов мощности просветляющего излучения должны быть увеличены по крайней мере на три порядка величины.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воробьев В.В. Тепловое самовоздействие лазерного излучения в атмосфере.

Теория и модельный эксперимент. М.: Наука, 1987. 200 с.

2. Волковицкий О.А., Седунов Ю.С., Семенов Л.П. Распространение интенсивного лазерного излучения в облаках. Л.: Гидромет., 1982. 312 с.

3. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д., Кузиковский А.В. Мощное лазерное излучение в атмосферном аэрозоле. Новосибирск: Наука, 1984. 223 с.

4. Гордин М.П., Грачев Ю.Н., Лоскутов В.С. и др. // Изв. АН СССР. Сер. Физ. 1985. Т. 49. № 3. С. 450.

5. Рудаш В.К. // Квантовая электроника. 1994. Т. 21. № 2. С. 137.

6. Землянов А.А. // Оптика атмосферы и океана. 1995. Т. 8. № 1-2. С. 89.

7. Коровин В.Я. Труды ин-та эксп. Метеорологии. 1975. № 11 (54). С. 34.

8. Рудаш В.К., Соколов А.В._; Стрелков Г.М. //Тезисы докл. I Всес. совещ. по атмосферной оптике.Томск: ИОА СО АН СССР, 1976. Ч. 2. С. 175.

9. Зуев В.Е., Кузиковский А.В., Погодаев В.А., и др.// ДАН СССР. 1972. Т. 205. С.1069. 10. Кузиковский А.В.// Изв. вузов. Сер. Физика. 1970. Т.13. № 5. С.89.

11. Кузиковский А.В., Погодаев В.А., Хмелевцов С.С.// Инж-физ.ж. 1971.Т. 20. № 1. С.21. (1971).

12. Колосов М.А., Рудаш В.К., Соколов А.В., Стрелков Г.М. // РЭ. 1974. Т. 19. № 1. С. 45.

13.Алмаев Р.Х., Волковицкий О.А., Семенов Л.П., Слесарев А.Г. //Метеорология и гидрология. 1995. № 4. С. 22.

14. Гордин М.П., Стрелков Г.М. //Тезисы докл. I Всес. совещ. по атмосферной оптике. Томск: ИОА СО АН СССР, 1976. Ч. 2. С. 153.

15. Гордин М.П., Стрелков Г.М.// Тезисы докл. IV Всес. симп. по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск: ИОА СО АН СССР, 1977. С. 46.

16. Рудаш В.К., Стрелков Г.М. //Тезисы докл. II Всес. симп. по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск: ИОА СО АН СССР, 1973. С. 303.

17. Рудаш В.К., Стрелков Г.М.// Препринт. М: ИРЭ АН СССР, 1973. №132. С. 20.

18. Рудаш В.К., Бисярин В.П., Ильин Н.М., и др.// Квантовая электроника, № 5(17), 21 (1973).

19.Беленький А.М., Зуев Г. М., Косырев Ф.К. и др. // Сварочное производство. 1977. № 11. С. 23.

20. Погодаев В.А.,Рождественский А.Е., Чистякова Л.К.// Изв. вузов. Сер. Физика, 1980.Т.23.№3.С.34.

21. Бисярин В.П., Ильин Н.М., Рудаш В.К. и др. // Тез. докл. 1Х Всесоюзной конференции по распространению радиоволн. Харьков: ИРЭ АН УССР, 1969. Ч. 2. С. 180.

22. Wallace J., Camac M. // Journ. Opt. Soc. Am. 1970. V. 60. № 2. P.1587.

23. Арманд С.А., Бехтин Ю.И., Пожидаев В.Н. // РЭ. 1976. Т. 21. № 10. С. 2033.

24.Glickler S.L. // Appl. Optics. 1971. V. 10. № 3. P. 644.

25.Колосов М.А., Пожидаев В.Н., Соколов А.В., Стрелков Г.М. // Проблемы современной радиотехники и электроники. Под ред. Котельникова В.А. М.: Наука, 1980. С.181.

26.Бисярин В.П., Ефременко В.В., Колосов М.А и др. // Изв. Вузов. Физика. 1983.Т. 26. № 2. С. 23.

27.Livingston P.M. // Appl. Optics. 1971. V. 10. № 2. P. 426.

28. Бисярин В.П., Бисярина И.П., Рудаш В.К., Соколов А.В. // РЭ. 1971. Т. 16. № 10. С. 1765.

Размещено на Allbest.ru