Современное проектирование лазерных и оптико-электронных систем требует интеграции различных научных дисциплин, таких как квантовая электроника, оптика, физика твердого тела, информационные технологии и вычислительная математика. В данной работе рассматривается применение методологии системного анализа к разработке лазерных комплексов, что позволяет значительно повысить их эффективность и сократить затраты на проектирование [1].
1. Методология системного анализа
Системный анализ представляет собой методологию, направленную на исследование сложных технических систем путем декомпозиции их структуры, анализа связей между элементами и оптимизации параметров. Основные методы, используемые в системном анализе:
- Декомпозиция сложных систем на иерархические уровни;
- Структурный и параметрический синтез элементов;
- Оптимизационные алгоритмы для поиска наилучших решений;
- Численное и экспериментальное моделирование для подтверждения эффективности проектируемых решений [2].
2. Оптимизация проектирования лазерных системы
Одним из ключевых элементов системного проектирования является процесс оптимизации параметров лазерных установок. Оптимизация проводится с целью повышения КПД лазера, минимизации потерь на рассеяние и поглощение, улучшения профиля распределения энергии в резонаторе, а также с компенсации неоднородностей коэффициента усиления активной среды.
Применение численного моделирования позволяет прогнозировать характеристики лазерного излучения и подбирать наиболее эффективные параметры системы.
3. Моделирование лазерных и оптоэлектронных систем
Моделирование является неотъемлемой частью проектирования современных лазерных систем. Основные подходы включают:
- Математическое моделирование процессов генерации и распространения лазерного излучения;
- Имитационное моделирование взаимодействия излучения с оптическими элементами;
- Применение CAD/CAE-систем для проектирования и оптимизации конструкции лазерных комплексов. Современные программные комплексы, такие как Zemax, позволяют учитывать широкий спектр параметров при проектировании лазерных и оптоэлектронных систем [3].
Применение системного анализа и численного моделирования позволяет значительно повысить эффективность проектирования лазерных и оптоэлектронных систем. Оптимизация параметров, основанная на математическом моделировании, дает возможность создавать более надежные и производительные лазерные комплексы, отвечающие современным требованиям науки и техники.
Список литературы
- Борейшо А. С. Системное проектирование лазерной и оптоэлектронной техники. Учебное пособие. / Борейшо А.С., Страхов С.Ю. – Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2024. – 204 с.: ил., табл.
- Степин В. С. Философия науки и техники. Учебное пособие / В. С. Степин, В. Г. Горохов, М. А. Розов. – М.: Гардарики, 1999. – 400 с.
- Левенчук А. И. Системноинженерное мышление / А. И. Левенчук - М.: TechInvestLab, 2015. – 305 с.
