кибернетика / Записка по нр

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Академика С.П. КОРОЛЁВА

(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет информатики

Кафедра Технической Кибернетики

Отчет по научной работе

«Ультракороткие лазерные импульсы»

Выполнил: студент группы 6306

Краснов С.В.

Научный руководитель:

Хонина С.Н.

Оценка_______________

Самара 2015

Оглавление

Введение 2

Задание 3

Вычисления 4

Моделирование 6

Графики 8

Введение

Ультракороткие лазерные импульсы имеют длительность менее 1 пикосекунды (т.е. менее 10-12 с). Их длина в пространстве составляет менее 300 мкм, что меньше трети миллиметра. Длина волны излучения составляет обычно около 1 мкм, и оно относится к инфракрасному диапазону. На длине импульса укладываются десятки - сотни длин волн.

Энергия, которую несет такой импульс, может доходить до сотен джоулей, а мощность - до 10¹⁵ Вт. Поэтому такие импульсы часто называют сверхмощными.

В наши дни тема ультракоротких импульсов весьма актуальна. Столь мощное и короткоимпульсное излучение используют для многих целей, в том числе для прецизионной обработки материалов, оптической записи и передачи информации, для хирургических операций, а главное,– для создания многочисленных нелинейных эффектов, позволяющих получить излучение с новыми свойствами, спектральными характеристиками и применениями. Основное свойство ультракоротких лазерных импульсов – высокая пиковая мощность при малой длительности и умеренной средней мощности, позволяет воздействовать на материалы локально в пространстве и во времени, не затрагивая прилегающие слои вещества, что неизбежно происходило при обработке непрерывным лазерным излучением или лазерными импульсами обычной длительности, что вызывало сильный нагрев и повреждение материалов.

Задание

Смоделировать распространение сигнала

Пусть сигнал на входе факторизуется по пространственной и временной координате:

, ,

1) Частотно-пространственный спектр:

2) Частотно-временной спектр:

3) Поле на расстоянии z от входной плоскости:

4) Построить графики

Вычисления

1) Частотно-пространственный спектр:

2) Частотно-временной спектр:

Если , а , то

Итого

1) Частотно-пространственный спектр:

2) Частотно-временной спектр:

или

Моделирование

Численное моделирование распространение сигнала в среде Mathcad:

В качестве параметров задаются: диапазоны времени фс.; координаты мкм.; длины волны мкм.; безразмерного параметра : ; параметр фс.

Скорость света

1) Рассчитывается для диапазонов и как пересчет для соответствующей

вычисляются:

• Численно

• С помощью расчётных формул или

2) Численно рассчитывается поле на расстоянии z от входной плоскости:

как:

3) Строятся графики для соответствующих диапазонов.

Графики

Временной спектр:

Пространственный спектр

Поле на расстоянии z=0 :