Архив номеров

Удельная мощность электромагнитного излучения лазера изменяется с течением времени его действия [1]. Функция, описывающая это изменение, носит название эволюции мощности лазерного луча или его временной структуры. Интенсивность излучения может быть постоянной (непрерывная генерация) либо переменной во времени (импульсный режим работы лазера). Большинство современных газовых лазеров, в частности, лазеры типа СO₂ и He-Ne, работают как в непрерывном режиме, так и в импульсном. Лазеры на твердом активном веществе (рубиновый, неодимовый на стекле, Nd:YAG) чаще всего работают в импульсном режиме, хотя ND:YAG может генерировать энергию и непрерывно.

Интенсивность лазерного излучения обычно представляют в виде произведения двух функций, одна из которых описывает пространственное распределение интенсивности излучения, а другая характеризует его временную структуру [2, 3]. Влияние пространственного распределения удельной мощности лазерного излучения на температуру и термонапряженное состояние облучаемых тел достаточно полно изучено [4-6]. Температурные поля и инициированные ими термонапряжения для различной эволюции излучения исследовались, в основном, для одномерных (по пространственной координате) моделей [7, 8]. Это объясняется тем, что изменение во времени интенсивности излучения очень сложно и, вообще говоря, аналитическому описанию не поддается. Обычно такой импульс состоит из ряда хаотически возникающих вспышек, каждая продолжительностью несколько микросекунд. Амплитуда, максимальная энергия и промежутки времени между отдельными вспышками различны и, кроме того, изменяются в течение времени существования импульса. Типичная продолжительность лазерного импульса составляет от 0.1 до 1 мс. При проведении численных расчетов полагают, что либо он не имеет упорядоченной внутренней структуры (например, прямоугольной или треугольной формы), когда во внимание принимается только огибающая импульсов, либо обладает внутренней структурой, состоящей из ряда вспышек одинаковой продолжительности.

Аналитическое решение соответствующей краевой задачи теплопроводности для полупространства, нагреваемого в круговой области на граничной поверхности тепловым потоком с интенсивностью, изменяющейся во времени по произвольному закону, отсутствует. В публикуемой работе предлагается приближенная методика решения этой задачи.