氟化氙(C-A蓝绿激光技术研究进展

 综述了XeF(C-A)激光的产生原理，表面放电光泵浦源的结构，激光器装置， XeF(C-A)激光实验研究以及XeF(C-A)激光理论模拟；介绍了XeF₂浓度的监测，以及表面放电光泵浦源技术研究的最新进展。     

表面放电光泵浦XeF(C-A)激光数值模拟

 采用数值方法模拟表面放电光泵浦XeF(C-A)激光形成过程,分析反应粒子、气体温度、腔内损失、耦合透过率、XeF₂压力对激光输出的影响,数值计算结果与自行研制的表面放电光泵浦XeF(C-A)激光器的实验结果吻合较好。     

双向光泵浦XeF(C-A)激光

 讨论了双向光泵浦XeF(C-A)激光技术，给出了双向泵浦情况下的XeF₂光解离波图像。在双向泵浦条件下XeF(C-A)激光输出能量提高了近3倍，最大输出达到3.3 J，激光脉宽增加到1 100 ns。激光输出特性受XeF2初始浓度的显著影响，激光形成时间随XeF₂初始浓度增大而加长，激光脉宽先增大后减小，激光近场光斑呈现出不同的形状，由方形变化为“X”形状。     

横向表面放电光泵浦源特性研究

 介绍了一种用以泵浦XeF(C-A)激光的横向表面放电辐射源,比较详细地研究了这种泵浦源的放电击穿特性、放电电流与充电电压及不同气体介质的关系、表面放电均匀性以及不同气体成分对表面放电辐射特性的影响。得到了放电击穿时间、放电峰值电流随充电电压、不同气体介质变化的曲线;分析了提高放电均匀性的途径,在电极长50cm、间距6cm、充电电压25kV条件下获得了均匀放电。获得了各种实验条件下放电辐射的光谱曲线;通过对辐射光谱的分析,研究了有利于光解离XeF₂的最佳实验条件,当p_Ar:p_N2=1:1时,放电在远紫外波段产生的辐射最强。     

利用氧化辅助气固法生长高磁性的α-Fe2O3和Fe3O4纳米线

探讨生长α-Fe₂O₃和Fe₃O₄纳米线的一个可控制的合成过程. 在研究中发现,高磁性的α-Fe₂O₃纳米线已经成功地利用氧化辅助气固法结晶生成于Fe_0.5Ni_0.5合金基板上;若基板事先浸泡于草酸溶液中,随草酸浓度的增加,所生长的纳米线晶相会逐转变为Fe₃O₄,当草酸浓度达到0.75 mol/L时,所生长的纳米线几乎全部转变成Fe₃O₄晶相. 此外,实验结果也显示所生长的纳米线长度及直径会随着气固过程中的温度上升而增加,生长密度则会随着气固过程中的流量加大而上升. 此过程所提出的合成程序可在2 h內完成.     

利用混合载气提高COIL化学效率

 为进一步提高氧碘化学激光器效率,提出一种不改变激光器结构,仅变换主副载气的方法。在增益区长度为11.7 cm的激光器上进行实验,以N₂, Ar和CO₂做为氧碘化学激光器的主载气或副载气,对激光器的输出功率和化学效率进行了研究。实验结果表明,平均分子质量改变对主副气流的混合是有利的,因而可以提高激光器的输出效率。当N₂为主载气,Ar为副载气时,激光器输出功率和化学效率最高,分别达到3.09 kW,30.2%。     

光腔衰荡光谱法测量大气中的NO3和N2O5

本文应用基于二极管激光器的双路光腔衰荡光谱技术，分别对大气中NO₃和N₂O₅浓度进行监测. 通过使用实验室标准样校正有效吸收腔长比R_L和系统的总损耗系数?，并获得了NO₃有效吸收截面. 该装置在时间分辨率为1 s时，对NO₃的测量灵敏度达到1.1 pptv，N₂O₅被在线转换成NO₃，从而被另一路光腔衰荡光谱装置探测. 利用该装置，对合肥市区冬季夜间大气中的NO₃，N₂O₅浓度进行了实时监测. 通过对比一次大气快速清洁过程中氮氧化物、臭氧、PM_2.5等组分的浓度变化，讨论了大气环境下可能影响NO₃及N₂O₅浓度的因素.     

激光器件 气体激光器

TN248．2 2005053323 焦耳量级光抽运XeF蓝绿激光器=Joule level XeF laser operoting in the blue-green region[刊,中]／于力(西北核技 术研究所．陕西．西安(710024)),刘晶儒…∥光学学报．- 2005,25(7)．-930-934 阐述了焦耳量级XeF、(C-A)激光器的总体设计及抽运 源辐射能力的测试方法,分析了XeF、(C-A)激光特性参量 与xeF2初始浓度、输出透过率以及气体成分之间的关系。 抽运源采用紧凑型结构,有效地减小了放电回路面积,使 回路电感降低到330 nH,从而使放电沉积效率达到74％, 抽运源平均沉积功率密度达到12 MW／cm。利用分幅相 机拍摄了XeF2光解离波并对抽运源辐射能力进行了诊 断,抽运源辐射在140～170 nm波段的光子出射通量达到 5×10~(23)s-1·cm-2,辐射亮度温度高于25 kK。激光器有 效激活长度80 cm,采用平凹谐振腔,激光器获得了稳定的 焦耳级能量输出,最大输出能量2．5J,总转换效率0．1％, 激光脉宽约为700 ns。图8参13(杨妹清)     

kW级立式氧碘化学激光器的初步实验研究

 实验考察了立式氧碘化学激光器的工作性能。在氯气流量为82 mmol/s,无主稀释气的条件下,输出功率约1.3 kW，化学效率达到16.9％。分别与以氦气和氮气为稀释气的氧碘化学激光器进行了主要参数的比较（He-COIL在氯气流量110 mmol/s时，输出功率为2.4 kW；N_{2-COIL在氯气流量115 mmol/s时，输出功率为2.6 kW；立式氧碘化学激光器在氯气流量115 mmol/s时，输出功率为1.32 kW），结果表明该COIL装置初步实验结果与传统的He-COIL和N2-COIL相比还存在很大差距。但通过对实验结果的深入分析得知，若进一步降低单重态氧发生器的pτres值，缩短超音速喷管中亚音速段的氧碘混合长度或采用超音速段氧碘混合方式，使该立式氧碘化学激光器在无主稀释气的条件下运行且达到与He-COIL和N2-COIL相当的功率水平是可以实现的。}     

基于遗传算法的CO2激光器三气体组份优化

应用遗传算法和数值求解CO₂激光动力学方程,以输出激光功率为目标函数,优化了典型封离型CO₂激光器三种主要工作气体(CO₂、N₂、He)的气体压强.对1.2m长谐振腔,在放电电压15kV条件下,三种气体的优化压强分别为PCO₂=1.15×133.3Pa、PN₂=7.36×133.3Pa、PH₂=13.33×133.3Pa.优化后激光功率可提高0.96倍.     

焦耳量级光抽运XeF蓝绿激光器

阐述了焦耳量级XeF(C-A)激光器的总体设计及抽运源辐射能力的测试方法,分析了XeF(C-A)激光特性参量与XeF2初始浓度、输出透过率以及气体成分之间的关系。抽运源采用紧凑型结构,有效地减小了放电回路面积,使回路电感降低到330nH,从而使放电沉积效率达到74%,抽运源平均沉积功率密度达到12MW/cm。利用分幅相机拍摄了XeF2光解离波并对抽运源辐射能力进行了诊断,抽运源辐射在140~170nm波段的光子出射通量达到5×1023s-1.cm-2,辐射亮度温度高于25kK。激光器有效激活长度80cm,采用平凹谐振腔,激光器获得了稳定的焦耳级能量输出,最大输出能量2.5J,总转换效率0.1%,激光脉宽约为700ns。     

XeF2光解离波时空特性研究

利用分幅相机拍摄了不同实验条件下的XeF2光解离波图像，反映了解离波的形成过程，获得了不同XeF2初始浓度下光解离波半径、解离层厚度、发展速度随时间的变化曲线，分析了光解离波参数的时间、空间特性。结果表明，光解离波在目前实验条件下所达到的最大距离约3 cm，解离波发展速度最大达28 km/s；XeF2初始浓度越低解离波半径越大，发展速度越快，解离层厚度越厚。     

重频XeF蓝绿激光技术

 利用表面放电光泵浦技术,研制了重频XeF(C-A)激光器,运行频率达到10 Hz。研究了运行频率、气体流量对激光输出能量稳定性的影响,分析了影响输出稳定性的主要因素,实验结果表明,提高气流量可有效改善重频输出能量的稳定性。同时,还给出了优化实验条件下不同运行频率连续20个脉冲较为理想的输出结果。运行频率分别为1,2,5 Hz时,输出能量稳定性较好,输出能量大于4.0 J;气流量大于53 L/s时,10 Hz重频运行的输出稳定性已显著提高,平均输出能量也达到1.8 J。     

10 J energy-level optically pumped XeF(C-A) laser with repetition mode

An optically pumped XeF(C-A) laser with 0.1-1 Hz pulse-repetition mode is demonstrated. The maximum output energy is up to 18.7 J, which corresponds to the conversion efficiency of the stored electrical energy to laser output energy of 0.25%. The laser active medium is optically excited by vacuum-ultraviolet radiation of two single-channel surface discharges initiated along opposite walls of the laser cell. The laser resonator output coupling is 10%, and the initial XeF2 concentration in the active gas mixture is ~1 x 10(17) cm(-3). The duration of the observed laser pulses is 0.8 to 1.2 micros, and the spectral band is 470-500 nm.     

Optimization of feed flow parameters in separation of neodymium isotopes by atomic vapor selective laser photoionization and analysis of results

Experimental data for separation of neodymium isotopes by atomic vapor selective laser photoionization are analyzed. Atom scattering in the working volume and the Doppler shift of the atom absorption line are shown to be the basic deselecting processes in the experimental cell studied. A data processing technique that allows one to determine the effect of either deselecting process on the product enrichment and yield is suggested. The experimental dependence of the target isotope concentration in photoions present in the separating chamber on the angular divergence (collimation) of the atomic vapor flow along the laser beam is found. A method for determining the vapor flow optimal angular collimation is developed.     

XeF(C-A)蓝绿激光线宽压缩技术

利用表面放电光泵浦XeF(C-A)蓝绿激光器开展了激光线宽压缩技术研究,分别采用谐振腔腔镜谱带重叠法和光栅谐振腔法实现了线宽小于10 nm的窄线宽激光输出。采用谐振腔腔镜谱带重叠法,激光输出线宽约7 nm,采用光栅谐振腔法可以将激光线宽压缩到约1 nm,并实现XeF(C-A)激光的可调谐输出,调谐范围为470~495 nm。     

用于XeF蓝绿激光器的表面放电光泵浦源

基于Al2O3陶瓷、BN陶瓷和聚四氟乙烯三种基底建立了分段表面放电光泵浦源,对比研究了这三种表面放电光泵浦源的电学特性、辐射特性和烧蚀特性。利用放电波形计算了表面放电光泵浦源的等效电感、等效电阻和沉积效率,应用光谱法比较了它们的紫外辐射强度,并采用平均线烧蚀率评估了三种泵浦源的耐烧蚀性能。通过比较研究发现,在充电电压为13.5~26.8kV、间隙长度为8cm、放电室内混合气体气压为100kPa条件下,三种泵浦源中Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源的沉积效率最高,大于82%;辐射光谱具有紫外增强效应,紫外辐射最强;平均线烧蚀率最小(小于0.15μm/shot),耐烧蚀性能最好。研究结果表明采用Al2O3陶瓷表面放电光泵浦源作为大功率重频XeF蓝绿激光器的泵浦源,可提高XeF蓝绿激光器的寿命。