连续辉光放电波导型远红外氘化氰激光器输出性能优化

简要介绍了EAST 装置远红外激光干涉仪光源--DCN 激光器的工作原理、结构和相关改进。DCN 激光器采用He、CD₄、D₂ 和N₂ 4 种工作气体。实验过程中,通过调节气体压强和阴极电流、改变各种工作气体配比等手段优化DCN 激光器输出功率。实验结果显示：输出功率随电流的增大会达到饱和,在电流为1.0A 输出功率达到最大;输出功率随压强先增大后减小,在压强为32Pa 时达到最大值;工作气体的最佳配比为He: CD₄: D₂: N₂=2: 3: 5: 3。     

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利用一套四极质谱气体分析与测试系统,开展MicroVision Plus四极质谱计的氦(He)、氘(D2)分辨性能实验。分别向分析室送入He和D2,记录质谱图,得到质量刻度和分辨率等信息。He+峰位为(4.0022±0.0006)amu;D2+峰位为(4.0246±0.0006)amu。在10-6～10-4Pa的分压范围,观察到He和D2的分辨率随其分压强的增大而减小。在10-7Pa-m3-s-1的He漏孔条件下,调节D2送气量,He+/D2+分压峰值比在10-1量级可以分辨出He。     

非链式脉冲DF化学激光器反应动力学模型

依据非链式脉冲氟化氘(DF)激光器的反应机理, 采用速率方程理论, 综合考虑了基态DF分子、D₂分子、D原子、F原子对激发态DF分子的消激发作用, 建立了非链式脉冲DF激光器反应动力学模型. 运用Runge-Kutta法对该模型进行数值计算, 得到了增益区内各组分粒子数密度随时间的变化关系. 进而运用该模型研究了工作气体配比和输出镜反射率对DF激光器腔内光子数密度、 单脉冲能量、脉冲宽度和输出功率的影响, 得到了最佳气体配比和最佳输出镜反射率参数. 采用放电引发方式对非链式DF激光器进行了实验研究, 实验测得脉冲波形及单脉冲能量与速率方程理论模型计算结果基本一致. 本文的研究结果可为非链式脉冲DF激光器的优化设计提供理论参考. 关键词： 脉冲DF激光器 动力学模型 速率方程 数值计算     

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对影响长腔HCN激光器功率输出的各种参数进行了调试实验,实验结果表明,激光器的最佳参数为：栅网250目/英寸、工作波导管壁温130°C、混合气体流量21.3sccm、激光工作电流1.3A、工作气体压力147Pa、补充He气流量12sccm。在最佳工作参数条件下,长腔HCN激光器的激光输出为210mW。     

二氧化碳激光放大器增益测量

一、引 言 电激励的二氧化碳激光器是一种输出功率比较大,效率比较高的气体激光器.它已应用在我国的工业生产,医疗及科学研究等方面.为了进一步提高CO2激光器的性能,自力更生发展我国激光事业,遵照伟大领袖毛主席理论联系实际的教导。在前人工作的基础上[1,2],我们对CO2激光器中常用的三种成份(CO2,N2及He)的混合气体的增益进行了测量,以摸索最佳的条件、气体成分的配比、气压及电流等. 二、实验装置 所用的激光信号源是一内腔式的二氧化碳激光器.水冷的放电管内径为6mm,有效放电区长度为50cm.镍圆筒电极对称安置,放电由一个0—20kV的直…     

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。     

大气压氩直流微放电光谱研究

微空心阴极放电或微放电是一种能够实现高气压下放电的有效方法。利用不锈钢空心针作阴极,不锈钢网作阳极,进行了大气压氩直流微放电实验研究。测量了大气压氩微放电光谱,发现氩气的发 射谱线主要集中在690～860 nm范围,且全部为氩原子4p—4s的跃迁。实验研究了不同放电电流、气体压强、气体流量与谱线强度之间的关系,发现谱线强度随放电电流、气体流量增加均增加,而谱线强 度随压强变化呈现不同特征：谱线强度随压强的增加先增加后降低,在13.3 kPa时强度最大。此外,选用跃迁波长为763.51和772.42 nm的两条光谱线,利用发射谱线强度比值法测量了氩气微放电等离子 体的电子激发温度。结果显示,其电子激发温度处于2 000～2 800 K之间,且随放电电流的增加而增加,随气体压强和气体流量的增加而降低。     

典型放电气体的击穿场强阈值研究

为了研究等离子体产生时的气体击穿特性,利用低气压条件下气体击穿场强阈值模型,分析了He、Ne、Ar、Kr、Xe和Hg蒸汽等6种典型放电气体的击穿阈值随入射波频率、电子温度、气体压强以及气体温度的变化规律。结果表明:气体击穿阈值随气体压强的增大而减小,随气体温度、电子温度和入射脉冲频率的增大而增大。气体压强和入射频率对击穿阈值的影响大于气体温度和电子温度,在所考虑的范围内,气体压强对击穿场强的影响约为100 V/m,入射脉冲频率对击穿场强的影响为50~300 V/m,气体温度和电子温度对击穿场强的影响为20~30 V/m。当考虑气体压强、气体温度以及电子温度等因素的影响时,各种气体的击穿场强阈值产生的变化规律相类似;但考虑入射频率的影响时,不同气体的击穿场强阈值差异很大。在所考虑的典型放电气体中,Xe具有最低的击穿场强阈值,He的击穿阈值最大。     

气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性的影响

环境气体的压强对激光诱导等离子体特性有重要影响.基于发射光谱法开展了气体压强对纳秒激光诱导空气等离子体特性影响的研究,探讨了气体压强对空气等离子体发射光谱强度、电子温度和电子密度的影响.实验结果表明,在10-100 kPa空气压强条件下,空气等离子体发射光谱中的线状光谱和连续光谱依赖于气体压强变化,且原子谱线和离子谱线强度随气体压强的变化有明显差别.随着空气压强增大,激光击穿作用区域的空气密度增加,造成激光诱导击穿空气几率升高,从而等离子体辐射光谱强度增大.空气等离子体膨胀区域空气的约束作用,增加了等离子体内粒子间的碰撞几率以及能量交换几率,并且使离子-电子-原子的三体复合几率增加,因此造成原子谱线OⅠ777.2 nm与NⅠ821.6 nm谱线强度随着气体压强增大而增大,在80 kPa时谱线强度最高,随后谱线强度缓慢降低.而离子谱线N Ⅱ 500.5 nm谱线强度在40 kPa时达到最大值,气体压强大于40 kPa后,谱线强度随压强增加而逐渐降低.空气等离子体电子密度均随压强升高而增大,在80 kPa后增长速度变缓.等离子体电子温度在30 kPa时达到最大值,气体压强大于30 kPa后,等离子体电子温度逐渐降低.研究结果可为不同海拔高度的激光诱导空气等离子体特性的研究提供重要实验基础,为今后激光大气传输、大气组成分析提供重要的技术支持.     

激光器件 气体激光器

TN248．2 2006064950 THz连续波DCN激光器的实验研究=Experimental study of THz CW high-power DCN laser[刊,中]/高翔(中科院等离子体所．安徽．合肥(230031)),刘海庆…//激光技术,—2006,30(1)．—64—66,69介绍了运行在1．54THz(195μm)和1．58THz(190μm)的波导型辉光放电激励的大功率连续波DCN激光器的开发和研制工作。实验中对放电电流、激光管温度、气压等参数进行了优化,研究了EH_(11)模DCN激光在自由空间的传输特性。研究表明,利用新的N_2,CD_4和D_2混合气体的THz DCN激光器可以得到稳定连续的高功率放     

Study of RF Excited CO 2 Waveguide Laser Array

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　ＴｈｅＲＦｅｘｃｉｔｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｏＣＯ２ｗａｖｅｇｕｉｄｅｌａｓｅｒｈａｓｂｅｅｎｒａｐｉｄｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ．ＭａｎｙｎｅｗｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｓａｐｐｅａｒｅｄｓｉｎｃｅＫ．Ｄ．Ｌａａｋｍａｎ［１］ｍａｄｅｆｉｒｓｔｌｙｏｕｔｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅｘｃｉｔｅｄｗａｖｅｇｕｉｄｅＣＯ２ｌａｓｅｒｆｉｒｓｔｉｎ１９７７,ｓｕｃｈａｓｃｏｈｅｒｅｎｔｐｈａｓｅｌｏｃｋｅｄ１×２ａｒｒａｙＣＯ２ｗａｖｅｇｕｉｄｅｌａｓｅｒｇｉｖｅｎｂｙＤ．Ｇ．Ｙｏｕｍ…     

轴对称-折叠组合腔CO_2激光器原理性实验研究(英文)

报道了轴对称-折叠组合腔CO2激光器原理性实验研究,激光器能在CW模式下成功运行。研究得到了激光器最佳的气体比率和气体压强。通过研究CO2激光器的不同方面,如激励门电压和输出功率等,发现它们随着放电电流的变化而变化。通过实验得到了激光光束的光斑和聚焦的实验光斑,并模拟了光强分布。激光器已经成功的组建、运行和调试,获得的最大输出功率为58 W。     

Effects of Buffer Gas on the Output of Optically Pumped NH3 Far-Infrared Cavity Laser

By solving the semi-classical density matrix equations and developing a buffer gas mechanism model, the effects of buffer gas on the output power of optically pumped NH₃ far-infrared cavity laser were calculated and verified by experiment. Our results showed that: the output power of NH₃ far-infrared laser could be increased when certain buffer gas was added into the laser medium, and there existed an optimum ratio of gases mixture and an optimum operating gas pressure which could make the output power of far-infrared laser reach maximum.     

Study of RF Excited CO2 Waveguide Laser Array

RF excited CO2 waveguide laser arrays with three different structures (one-dimension and two-dimension) are reported in this paper. The output character of far-field and near-field of those lasers have studies and the phase locking between the waveguide elements has discussed. The cavity length of waveguide laser array is 380 mm and the resonator is formed by placing a plane germanium coated gold mirror and a plane ZnSe output coupler. The laser is operated with filling static gas of He∶N2∶CO2∶Xe=3∶1∶1∶0.1 mixture at 1.06×104 Pa total pressure. High output power density is achieved and the output power is 30-w with an efficiency η=10%. The output power is limited by the maximum power of RF transmitter.     

New cw far-infrared D2O, 12CH3F and 14NH3 laser lines

The operation of a continuous CO₂ waveguide laser at nearly atmospheric pressure is reported. A plasma injection technique is used to produce a uniform discharge at atmospheric pressure. Continuous output power of 0.6 W was obtained at the inlet pressure of 800 torr. Corresponding outlet pressure was 340 torr. While the maximum output power was 1.4 W at the inlet pressure of 600 torr. The gas mix ratio was CO₂ : N₂ : He = 1 : 1 : 6.     

Optimization and Maximum Output Power of CW DCN Laser

A high power CW 195 m DCN laser has been developed for fusion plasma diagnostics. Optimization of various parameters (such as the rate of N₂:CD₄:He gas mixture, the gas pressure and the discharge current, the wall temperature and the output couple) for maximum output power at the DCN laser were performed and reported in this paper. Output power of about 220 mW on the 195 m line has been obtained with 3.4 m long and 54 mm inner diameter discharge-pumped wave-guide laser. A new mixture gas of N₂:CD₄:D₂ was used in producing a stable high-power discharge and preventing the deposition of brown polymer with lower wall temperature and discharge current.     

Plasma cathode TEA Ar laser development

The plasma cathode design concept is applied to an Ar laser for the first time. The sliding discharge is used as a plasma cathode for the main laser discharge. The laser operates at atmospheric pressure with a gas mixture of Ar/He/SF₆. Results concerning the dependence of the laser performance on the gas mixture flow rates and charging voltage are presented. The temporal behavior of the laser output is also presented. Output energies as high as 2 mJ, efficiency and specific energy extraction values up to 1.3×10⁻²% and 0.02 J/l respectively, at atmospheric pressure, are obtained. The spectroscopic examination of the output shows that lasing at 1.79 and 1.27 μm is obtained with approximately equal line intensities.     

轴对称折叠组合腔CO2激光器的实验研究

对轴对称折叠组合腔CO2激光器进行了相关的实验研究。主要用线图的方式研究了在两种不同混合气体比例条件下,输出功率与放电电流之间和输出功率与放电气压之间的关系。引入辅助气体xe后,输出功率有很大的提高,能够达到35％左右。根据模型结构的实际参数,运用数值计算的方法模拟画出其输出光强和光斑分布图。以三维5根、7根和9根放电...