Holdings: Ansätze zur dynamischen Modellierung thermischer Aktoren in Laserresonatoren

Ansätze zur dynamischen Modellierung thermischer Aktoren in Laserresonatoren:

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Bibliographic Details
Main Author:	Wittmüß, Philipp (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Aachen Shaker Verlag 2017
Series:	Berichte aus dem Institut für Systemdynamik, Universität Stuttgart 37
Subjects:	Strahlqualität Scheibenlaser Verformbarer Spiegel Laserresonator Adaptive Optik Wellenfront Thermomechanische Eigenschaft Erwärmung Hochschulschrift
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Physical Description:	155 Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm
ISBN:	3844056548 9783844056549

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS 1 EINLEITUNG 11 1.1 STAND DER TECHNIK ..................................................................................................... 11 1.1.1 KONZEPTE ADAPTIVER SPIEGEL............................................................................. 11 1.1.2 MODELLE ADAPTIVER S P IE G E L............................................................................. 13 1.1.3 RESONATORMODELLE............................................................................................ 14 1.2 ZIEL DIESER A R B E IT........................................................................................................ 14 1.3 STRUKTUR DIESER ARBEIT ............................................................................................... 15 2 GRUNDLAGEN VON LASERSYSTEMEN 19 2.1 KOMPONENTEN UND FUNKTION VON LASERN ................................................................... 19 2.2 SCHEIBENLASER MIT ADAPTIVEN OPTISCHEN E LE M EN TE N ................................................. 21 3 MODALES MODELL DES OPTISCHEN RESONATORS 25 3.1 OPTISCHE MODEN VON LASERRESONATOREN ................................................................... 25 3.1.1 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN OPTISCHER M ODEN................................................. 25 3.1.2 BESTIMMUNG DER OPTISCHEN M ODEN ................................................................ 27 3.1.3 ANALYTISCHE DARSTELLUNG DER MODEN FUER EINFACHE OPTISCHE ELEMENTE .... 28 3.1.4 STRAHLUEBERTRAGUNGSMATRIZEN.......................................................................... 28 3.1.5 METHODEN FUER BELIEBIGE OPTISCHE RESONATOREN.............................................. 29 3.1.6 EINFLUSS DER PUMPVERTEILUNG AUF DIE M ODENFORM........................................ 32 3.1.7 PHOTONENDICHTE UND UMLAUFVERLUSTE VON RESONATORMODEN ........................ 33 3.1.8 STRAHLRADIUS UND STRAHLQUALITAETSPARAMETER M2 ........................................... 34 3.1.9 ANWENDBARKEIT DER PRONY-M ETHODE ............................................................. 35 3.2 MODALE DARSTELLUNG VON LASERRESONATOREN ................................................................ 36 3.2.1 QUASI-DREI-NIVEAU-LASERMODELL ................................................................... 37 3.2.2 PUMPVERTEILUNG............................................................................................... 40 3.2.3 M ODENDYNAM IK............................................................................................... 40 3.2.4 STATIONAERE LOESUNG............................................................................................ 41 3.2.5 NUMERISCHE BESTIMMUNG DER STATIONAEREN LOESUNG........................................ 42 3.2.6 BERECHNUNG VON FLUORESZENZ UND DISSIPIERTER W AE R M E ............................... 44 3.2.7 LASERSCHWELLE.................................................................................................. 45 3.2.8 REABSORPTION UND VERSTAERKUNG DER FLUORESZENZSTRAHLUNG ........................ 45 3.2.9 NOTWENDIGE DISKRETISIERUNGSGITTER ................................................................ 49 3.3 ANALYSE DES MODALEN RESONATORMODELLS ................................................................... 54 3.3.1 EINFLUSS DES PUMPSPOT-RADIUS ...................................................................... 54 3.3.2 EMPIRISCHE ABSCHAETZUNG FUER M2 ................................................................... 54 3.3.3 D ESIGNERM ODEN............................................................................................... 55 3.3.4 LEERUNG DES UNTEREN ENERGIENIVEAUS ............................................................. 57 3.4 SIMULATIVE UND EXPERIMENTELLE A N A LY SE ..................................................................... 58 3.4.1 BESCHREIBUNG DES AUFBAUS ZUR MODELLVALIDIERUNG........................................ 58 3.4.2 CHARAKTERISIERUNG DES P U M PSPOTS ................................................................ 59 3.4.3 ERGEBNISSE VON EXPERIMENT UND SIMULATION ................................................. 60 4 MODELL EINES PNEUMATISCH AKTUIERTEN SPIEGELS UND KOPPLUNG MIT DEM OPTISCHEN MODELL 67 4.1 BESCHREIBUNG DES G ESAM TSYSTEM S............................................................................ 67 4.2 MECHANISCHES MODELL DES ADAPTIVEN S PIEG ELS.......................................................... 67 4.2.1 OPTIMIERUNG DER FORM DES ADAPTIVEN S P IEG E LS........................................... 69 4.2.2 VERFORMUNGSPROFIL DES VERWENDETEN D RUCKSPIEGELS..................................... 72 4.3 MODENRADIUS AUF DER LASERSCHEIBE ............................................................................ 76 4.4 EXPERIMENTELLE E RGEBNISSE ........................................................................................ 76 4.5 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................................ 77 5 MODELL EINES THERMISCH ADRESSIERTEN SPIEGELS 81 5.1 AUFBAU DES THERMOMECHANISCHEN A K TO RS ................................................................ 81 5.2 THERMISCHE PROBLEMSTELLUNG ..................................................................................... 82 5.3 MODALE DARSTELLUNG DER TEM PERATURVERTEILUNG....................................................... 84 5.3.1 ANALYTISCHE DARSTELLUNG DER EIGENM ODEN.................................................... 84 5.3.2 RANDBEDINGUNGEN............................................................................................ 84 5.3.3 EIGENWERTE UND NORM .................................................................................. 87 5.3.4 ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNG DES MODALEN MODELLS........................................... 88 5.3.5 DEFINITION DER SYSTEMEINGAENGE...................................................................... 90 5.3.6 IMPLEMENTIERUNG DES MODALEN M O D E LLS....................................................... 91 5.4 FINITE-DIFFERCNZEN-DARSTCLLUNG DER TEM PERATURVERTEILUNG..................................... 91 5.4.1 ENTKOPPLUNG MITTELS FOURIER-TRANSFORMATION.............................................. 93 5.4.2 FINITE-DIFFERENZEN-DISKRETISIERUNG................................................................ 94 5.4.3 MODELLREDUKTION DURCH BALANCIERTES ABSCHNEIDEN........................................ 97 5.4.4 IM PLEM ENTIERUNG.............................................................................................. 100 5.5 VERGLEICH DER VERFAHREN ZUR THERMISCHEN MODELLIERUNG ............................................. 100 5.6 FINITE-DIFFERENZEN-DARSTELLUNG FUER MEHRLAGIGE ZYLINDER .......................................... 103 5.7 MECHANISCHES M O D E LL.................................................................................................... 104 5.7.1 AUSDEHNUNG EINES INFINITESIMALEN P LA TTE N STUE C K S .......................................... 105 5.7.2 KIRCHHOFF*SCHE PLATTE MIT THERMOMECHANISCHER B ELASTU N G ........................... 106 5.7.3 KRAEFTEGLEICHGEWICHT IN DER P L A T T E ...................................................................107 5.8 NUMERISCHE BERECHNUNG DER PLATTENVERFORMUNG ...................................................... 110 5.8.1 FOURIER-TRANSFORMATION DER BIHARMONISCHEN G LEICH U N G .............................. 111 5.8.2 FINITE-DIFFERENZEN ANSATZ FUER FOURIER-TRANSFORMIERTES P RO B LE M .................. 113 5.8.3 BEHANDLUNG DER RANDBEDINGUNGEN ................................................................113 5.8.4 RESULTIERENDES GLEICHUNGSSYSTEM ...................................................................115 5.9 OBERFLAECHENVERFORMUNG ALS AUSGANG DES THERMISCHEN M ODELLS ................................. 115 5.9.1 AUSGANG DES MODALEN M ODELLS.........................................................................116 5.9.2 AUSGANG DES FINITE-DIFFERENZEN-MODELLS ......................................................... 116 5.10 EXPERIMENTELLE VALIDIERUNG UND SIMULATION................................................................117 5.10.1 SIMULATIVE VALIDIERUNG DES THERMISCHEN M O D E LLS .......................................... 117 5.10.2 SIMULATIVE VALIDIERUNG DES MECHANISCHEN M O D E LLS ....................................... 117 5.10.3 VERGLEICH MIT EXPERIMENTELLEN DATEN ............................................................ 119 6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 123 A MODEN AUS DER PRONY-METHOD BEI VERSCHIEDENEN DISKRETISIERUNGSGITTERN 127 B VERGLEICH MIT FE-BERECHNUNGEN 131 C KONVERGENZ DER DFT-ENTKOPPLUNG 133 D ANALYTISCHE DARSTELLUNG DES INHOMOGENEN TEILS DER PLATTENGLEICHUNG 136 D.L MODALES M ODELL............................................................................................................. 136 D.1.1 ANALYTISCHE DARSTELLUNG DES THERMISCHEN M O M E N TS .................................... 136 D.1.2 ANALYTISCHE DARSTELLUNG DER DURCHSCHNITTSTEMPERATUREN .............................. 137 D .L.3 ANALYTISCHE DARSTELLUNG DER TEMPERATUR DES EPOXIDHARZES..........................137 D.2 FINITE-DIFFERENZEN-MODELL..............................................................................................138 D.2.1 DARSTELLUNG DER DURCHSCHNITTSTEMPERATUREN AUS DEN FINITEN DIFFERENZEN . 138 D.2.2 DARSTELLUNG DES THERMISCHEN MOMENTS AUS DEN FINITEN DIFFERENZEN .... 139 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 141 TABELLENVERZEICHNIS 143 SYMBOLVERZEICHNIS 144 LITERATUR 148
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