一种新型TEA CO_2激光器的实验研究

设计了一种新型结构的激光器———双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。该激光器通过提高脉冲能量输出水平来增加激光输出谱线数目和激光差分吸收雷达可探测的气体种类。它在增大激光器放电时间长度的同时保证了较小的激光器体积,更好地满足了激光差分吸收雷达光源体积小,重量轻,输出能量高的要求。得到激光器输出能量与气体工作气压的关系曲线,获得了激光器内工作气压与输出脉宽关系曲线,发现脉冲宽度大约在50~70ns之间变化,研究了气体压强对激光器输出脉冲峰值功率的影响。     

ArF准分子激光系统的能量效率特性

为深入理解ArF准分子激光系统的运转机制,进而获得优化ArF准分子激光系统设计的理论及方向性指导,利用一维流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,梳理了ArF准分子激光系统的能量传递过程,深入研究了等离子体放电机理,从能量沉积效率、ArF*粒子形成过程、激光输出三个方面,分析了动力学过程中影响能量效率的主要因素,提出了相应的改进优化措施.仿真结果表明,氟气及相关粒子在系统运转过程中有重要作用,工作气体中氟气的组分比例对能量效率影响较大,偏离最佳点会导致激光系统能量效率的下降.相关结论为ArF准分子激光系统的优化设计和稳定可靠运转提供了重要的理论参考依据.     

紫外预电离放电引发的非链式脉冲DF激光器

采用紫外预电离的横向放电方式和稳定光学谐振腔,使用无毒无腐蚀性的六氟化硫(SF6)和氘气(D2)作为工作物质,研究了工作气体配比、总气压对放电引发非链式脉冲氟化氘(DF)激光器输出能量的影响。实验发现SF6与D2的最佳比例为10:1,最佳总气压为10.5 kPa。使用DF激光谱线分析仪对激光输出谱线进行了测量,得到了17条P支跃迁谱线,激光能量集中在3.876μm附近的几条谱线。利用烧蚀光斑的方法测得输出激光束水平方向、垂直方向的发散角均为1 mrad。在最佳工作条件下,充电电压为39 kV时,激光单脉冲输出能量达到最大值3.58 J,此时激光脉冲宽度为215 ns,峰值功率为16.65 MW,电光转换效率为2.08%。     

JAERI 10 A 离子源体积产生效率数值优化

阐述了拥有自主知识产权的粒子模拟-蒙特卡罗算法, 采用该算法数值研究了JAERI 10 A多峰离子源放电特性, 并分析主要放电参数(气压、放电电极位置、过滤磁场大小、放电电压等)对体积产生率的影响. 模拟结果显示: 为了得到高体积负氢离子产量, 过滤磁场不宜太大, 放电电压不宜太小, 而应该适当选取过滤磁场和放电电压, 主要通过同时调节气压和放电位置来实现离子源优化.     

焦耳级放电激励紫外预电离HF激光器

研制了一台采用紫外火花预电离和横向放电结构的非链式电激励脉冲HF激光装置,采用氢闸流管结合一级磁脉冲压缩开关的高功率电激励系统。实验研究了激光工作介质SF6,H2不同压强比和总工作气压对激光输出能量的影响,得出了最佳气体组分,确定了最佳工作气压。总气压在8.8 kPa,气体组分H2与SF6气压比为1:9时,获得最佳的激光输出,输出能量达到1.3 J,激光器的光电转换效率达到2.4%。:     

电容参数对超导储能重复频率脉冲电源性能影响

介绍了单级超导电感储能重复频率脉冲电源电路,对放电过程及转换电路中电容器的作用进行了分析,建立了单级脉冲电源的基础试验平台和电路仿真模型,利用仿真分析了不同电容参数对脉冲电源性能的影响。仿真波形与实际试验波形具有较好的一致性,能够很好地反映超导电感储能重复频率脉冲电源的输出性能,证明了电路仿真模型是可行的。仿真结果表明:电容参数对电容电压和最大电容储能比例影响较大,对输出脉冲峰值和负载的实际能量利用效率影响相对较小,选择较大的电容参数,可以降低电容电压,从而降低脉冲电源对断路开关的耐压要求,但是同样会降低输出脉冲峰值和增大最大电容储能比例。在未来大功率系统中,应在满足断路开关耐压的条件下,选择较小的电容参数。     

电子束泵浦XeCl准分子激光器及应用

为了获得高能紫外激光输出,开展了电子束泵浦XeCl准分子激光技术研究。详细介绍了四向电子束泵浦准分子激光装置的工作原理和结构特征,简述Marx发生器的放电电压、放电电流,激光气室中的沉积能量,激光脉冲能量、脉宽等参数的测量方法;研究了电子束泵浦XeCl准分子激光输出特性,得到了激光脉冲能量随激光气室内混合气体气压变化的规律,当激光器的充电电压为81kV时,获得了能量100J、脉宽200ns的XeCl准分子激光输出,其本征效率约为3.2%。并且开展了XeCl准分子激光辐照涂层材料力学特性研究,采用微型红外通光冲量探头测量不同条件下激光辐照涂层材料的冲量耦合系数,在常压空气环境中的冲量耦合系数约为8.32×10-5 N·W-1。     

同步触发对多电极对激光器输出特性的影响

在研究多电极对激光器输出特性的实验中,在气压、脉冲电压、放电区体积等其他放电参数保持不变的情况下,多组电极对同步触发时,激光器的输出有非线性的脉冲能量增强效应。在总结实验规律的基础上,综合考虑腔内光子数密度和谐振腔效率的影响,深入分析非线性能量增强效应的产生机制,建立了理论模型。将理论计算值与实验测量值相比较,理论分析与实验结果符合较好。     

双重预电离准分子激光器

准分子激光器是强紫外输出的高效率器件,由于它在激光化学、大规模集成电路及生物领域内的应用价值,已受到普遍重视.当前国内已有一些器件逐渐开始走出实验室,但某些性能还不够理想,有待进一步改进.双重预电离准分子激光器的研制对提高器件的性能有着直接的或间接的意义.因为在准分子激光器中预电离的效果对器件的性能影响很大,电晕和紫外双重预电离技术可以得到比较充分的预电离,使激光腔中高气压大体积放电更为均匀和稳定,对增加激光输出能量、降低输出能量的不稳定性以及提高整体效率都是极为重要的,也有助于高重复率器件的研制. 图1表示…     

紫外预电离TEA CO2激光器放电特性的实验研究

 横向激励大气压（transversely excited atmospheric,TEA）CO₂激光器的放电稳定性是决定该类型激光器应用效果的关键因素。通过对采用电感充放电电路的紫外预电离激光器的实验研究，得到了激光器放电动态过程的规律，并发现残余振荡是主放电后发生弧光放电的主要原因。实验中采用不同配比的气体，并对电感充放电电路与改进后的硅堆充放电电路进行了比较。实验结果表明：增加充电电感值可以降低主放电结束后储能电容上的残余电压；而采用硅堆放电电路在主放电后仅有相对幅值很低的稳定残压，两种方案都大幅度抑制了弧光放电的形成，有效地提高了激光单脉冲能量。     

Influence of circuit and UV prioniser parameters on the performance of a discharge pumped KrF laser

The influence of the preioniser and main discharge circuit parameters on the performance of a high pressure UV preionised KrF laser using NF₃ as the fluorine donor has been investigated. Output laser energy densities of 1.7J·1⁻¹ based on the mode volume have been obtained under optimised conditions.     

Long-pulse KrCl laser with a high discharge quality

The discharge quality and optimum pump parameters of a long-pulse high-pressure gas discharge excited KrCl laser are investigated. A three-electrode prepulse–mainpulse excitation circuit is employed as pump source. The discharge volume contains a gas mixture of HCl/Kr/Ne operated at a total pressure of up to 5 bar. For a plane–plane resonator, the divergence of both output laser beams is measured. A low beam divergence of less than 1 mrad is measured as a result of the very high discharge homogeneity. A maximum laser pulse duration of 150 ns (FWHM) is achieved for a pump duration of 270 ns (FWHM) and a power density of 340 kW cm^-3. Pumping the discharge under optimum conditions employing a stable resonator results in a maximum specific energy of 0.45 J/l with a laser pulse duration of 117 ns and an efficiency of 0.63% based on the deposited energy. PACS 42.55.Lt; 52.25.-b; 52.59.Ye     

掺氢与激励电路对钡蒸气激光输出特性的影响

对用Blumlein电路放电激励的钡蒸气激光在掺氢和不掺氢时的输出特性进行了实验研究.结果表明，用掺氢1.5%的氖气作缓冲气体能使激光功率增加近2倍.在此基础上，进一步比较了相互作用电路与Blumlein电路时钡蒸气激光的输出特性，发现相互作用电路能显著提高钡蒸气激光的输出功率和效率，获得了3W最大功率和0.4%效率的1.5μm波长激光输出.测量并分析了各工作参量与激光功率之间的关系，定性解释了掺氢与相互作用电路的作用机理 . 关键词： Blumlein电路 相互作用电路 掺氢 钡蒸气激光     

0.73 J脉冲能量KrF准分子激光器的特性

研制了一台KrF大能量准分子激光器,激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合, 实现了激活区大面积的均匀辉光放电,利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响,在总气压3.3105 Pa,F2/He, Kr, Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85,充电电压27 kV时,得到了738 mJ的单脉冲能量输出,激光近场光斑30 mm14 mm,在充电电压23 kV时,全电效率最高,达到2.0%。     

Performance studies of a pulsed HF laser with a sliding discharge plasma cathode

The plasma electrode design concept is applied for the first time to an HF laser. The discharge along the surface of a dielectric (sliding discharge) is used as a plasma cathode for the main laser discharge. The laser operates at atmospheric pressure with a gas mixture of He/SF₆/C₃H₈. Details are presented on the efficiency of energy transfer, the dependence of laser performance on circuit parameters, gas mixture, relative energy loading and time delay between the plasma electrode and main discharges. The F atom production rate is estimated from the linear dependence of the output energy on the electric charge passed through the discharge. Output energies of 600 mJ were obtained at 1.6% efficiency from a small active discharge of 108 cm₃ volume and 38 cm length, while the maximum specific input and output energies were 370 J/1 and 5.7 J/1, respectively. These values compare favourably with those reported in the literature for non-chain-reaction-type gas mixtures at 1 atm pressure and demonstrate that the plasma electrode design is a powerful scheme for developing gas-discharge lasers.     

纵向脉冲放电的Ne-CuBr紫外激光参量的数值研究

建立了一个描述纵向脉冲放电的Ne-CuBr紫外激光的动力学模型，数值计算了实验中主要参量对激光性能的影响.给出了激光输出特性随缓冲气压、工作温度和激光管口径之间的变化关系，定量解释了已有的实验结果，为进一步提高激光输出性能提供了依据. 关键词： Ne-CuBr紫外激光 脉冲放电 参量研究     

Theoretical investigation of dielectric corona pre-ionization TEA nitrogen laser based on transmission line method

This paper models the dielectric corona pre-ionization, capacitor transfer type of flat-plane transmission line traveling wave transverse excited atmospheric pressure nitrogen laser by a non-linear lumped RLC electric circuit. The flat-plane transmission line and the pre-ionizer dielectric are modeled by a lumped linear RLC and time-dependent non-linear RC circuit, respectively. The main discharge region is considered as a time-dependent non-linear RLC circuit where its resistance value is also depends on the radiated pre-ionization ultra violet (UV) intensity. The UV radiation is radiated by the resistance due to the surface plasma on the pre-ionizer dielectric. The theoretical predictions are in a very good agreement with the experimental observations. The electric circuit equations (including the ionization rate equations), the equations of laser levels population densities and propagation equation of laser intensities, are solved numerically. As a result, the effects of pre-ionizer dielectric parameters on the electrical behavior and output laser intensity are obtained.     

溶液浇铸法制备氘代聚乙烯薄膜

采用改进的溶液浇铸法,用氘代聚乙烯为原料,制备了厚度为100, 200, 400 μm的氘代聚乙烯薄膜。研究了溶液温度、干燥温度、真空加热温度及时间等因素对成膜性、薄膜均匀性和透明性的影响,确定了最佳工艺条件:溶液温度120～130 ℃,干燥温度80～100 ℃,加热温度120 ℃,加热时间1 h。3维视频显微镜和原子力显微镜表征结果表明:制备的薄膜透明性较好,厚度较均匀;薄膜表面起伏较小。     

大功率脉冲TEA CO2激光器配气比对输出的影响

大功率脉冲TEA CO2激光器的放电腔在不同工作气压和不同配气比例条件下对激光器输出能量和电光转换效率均有较大影响,因此,通过充气压力从30kPa到60kPa的改变和配气比例CO₂:N₂＝1:1到CO2:N2＝1:4的变化,可以改变激光器的输出能量,提高激光器电光转换效率。实验结果表明：当CO2:N2的配气比例为1:3时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点。在最佳配气比例CO2:N2:He＝3:9:28,总气压40kPa和注入激励电能保持不变的情况下,激光器单脉冲放电时的输出能量为24.6J;激光器高重复频率放电运转时的电光转换效率达16.4％。激光器的最高放电频率可以达到500Hz并且连续稳定运行工作。