平板电极间射频气体放电均匀性的研究

摘要

近年来，射频激励平板波导气体激光器因输出功率高、光束质量好等优良特性，得到了不断的发展。本文主要讨论了如何利用一种全新的数值分析方法——有限单元法，来模拟和仿真该种结构的气体激光器平板放电电极间的电场二维分布。
　　 文章首先对射频激励气体激光器在国内外的发展情况做了简要介绍，并对本课题的来源、目的及意义做了阐述。
　　 本文从射频气体放电的基本理论出发，讨论了射频气体放电的放电特征。之后从电磁场求解中的基本方程麦克斯韦方程出发，介绍了电磁场求解中的基本问题和两种数值解法——时域有限差分法和有限积分法，并利用有限积分法对射频平板电极间电场分布问题进行了探讨。
　　 文章结合有限元法在解决平板电极间一维静电场问题中的应用，介绍了有限元法的基础理论和原理。之后利用有限元软件ANSYS的强大仿真功能，通过APDL语言编程，实现了射频激励和电感元件在大面积、窄放电间距平板电极极板上的加载，得到了激励在不同频率下极间电场的二维分布情况。并深入研究了激励频率在100MHz 下单个和多个电感元件对电极间电场分布均匀性的影响情况，实现了通过加载电感元件对极板间电场均匀性的提高。
　　 最后，文章将有限元法得到的结果与有限积分法得到的结果经行了对比和分析，并对ANSYS 在本仿真中存在的一些问题进行了进一步的探讨。