氧碘激光器小信号增益时空分布的实验研究

 首次利用一台亚音速小型连续波化学氧碘激光器做探测光源，用放大法直接测量超音速化学氧碘激光器的小信号增益系数，测得了小信号增益系数随时间和气流方向的变化。     

化学氧碘激光器高压操作的可行性以及最佳增益区的确定

利用一简单的模型,从理论上证明了在化学氧碘激光器小信号增益存在依赖于系统总氧压力的最佳值,同时讨论了高压下工作的化学氧碘激光器的可行性,最后给出了确定化学氧碘激光器的最佳增益区的方法。     

连续波氧碘化学激光器小信号增益的测量

描述了利用脉冲光解碘原子激光器作为探测激光器测量连续波氧碘化学激光器小信号增益的方法与装置,给出了增益的测量结果,对实验结果和误差作了简单讨论。     

COIL基于小信号增益系数的最佳流量配比选择

 氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型在亚声速段横向射流情况下,不同的主副流流量配比对小信号增益系数的影响情况进行了比较与分析。结果证明:过高或过低的碘分子浓度均不利于产生合理的小信号增益系数;存在最佳流量配比使小信号增益系数得到显著提高且分布均匀。     

超音速氧碘化学激光器二维小信号增益的数值模拟

 建立了氧碘化学激光器简化的动力学模型,利用NS方程组,数值模拟了超音速氧碘化学激光器小信号增益的二维分布,所得结果随参数的变化趋势与实验结果 比较一致。     

新兴的高能激光器——氧碘化学激光器

氧碘化学激光器是近年来国际上竞相研究的一种高能激光器．概述了氧碘化学激光器的基本原理、阐明了提高Ｏ_２（～１△）化学发生器的效率是提高氧碘化学激光器性能的关键；展望了氧碘化学激光器可能的应用前景，指出工业应用或许是氧碘化学激光器近、中期应用的重要方面；简单介绍了中国科学院大连化学物理研究所有关氧碘化学激光方面的研究工作．     

流量配比对Coil增益分布影响的数值研究

利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型,对COIL亚声速段横向射流情况下,不同的主副流流量配比对化学氧碘激光器性能的影响进行分析与比较.结果证明,过高或过低的碘分子浓度状态均不利于合理、可观的小信号增益系数产生.存在一个最佳流量配比范围,与之对应的工作状态下,COIL的小信号增益系数会得到显著提高.     

用FLUENT软件计算化学氧碘激光流场

用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT，数值研究化学氧碘激光喷管形线，碘喷孔位置， 副流入口压力， O2(1Δ)初始产额，水蒸汽含量以及稀释气体对平均小信号增益系数沿流动方向分布的影响；并对大连化学物理研究所超音速化学氧碘激光的两次实验进行数值模拟，计算结果显示平均小信号增益系数与实验测试的摩尔功率趋势一致。     

氧碘化学激光器增益谱线的实验研究

 利用可调谐二极管激光器为探测光源, 直接测量了氧碘化学激光器的增益谱线的精细结构及其各谱线所占比例。同时用碘原子吸收池标定了六条谱线。     

氧碘化学激光器增益谱线的精细结构及腔内温度

 采用可调谐二极管激光器做探测光源,测量了超音速氧碘化学激光器增益谱线的精细结构,得到了各谱线相对强度的百分比。同时也推得了增益线宽与腔内温度。     

环状输出UR90束旋转非稳腔的实验研究

 提出一种适合于高功率超音速横流氧碘化学激光器的环状输出的UR90束转非稳腔,采用FFT 方法模拟了具有非均匀分布的小信号增益时最低阶模的光场强度分布。利用大口径铜蒸汽激光器, 通过实验研究了在放大倍率为1.21和1.13的情况下,环状输出UR90腔正向模与反向模的基本特性, 得到较好的实验结果。     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

 在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化。计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓。     

固定夹角反射镜扫描化学激光器小信号增益测量装置

 推导了一种新型1维快速扫描组件——固定夹角反射镜的原理，计算出了其对应于典型扫描距离10 cm和6 cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置，该装置尺寸较小，使用比较方便，可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要，且对其扫描组件进行相应的改进，也可用于气动CO₂激光器和COIL小信号增益系数的研究。     

碘喷孔位置的变化对激光性能的影响

在主、副气流流量不变的情况下,仅改变氧碘化学激光器中碘喷孔的位置,数值模拟了其混合气体流场特性和小信号增益分布等的变化.计算结果表明,碘喷孔在喷管叶片上的位置沿气流方向往下游移动,混合状况变差,光腔中小信号增益降低,输出功率减小,饱和光强沿气流方向的衰减变得平缓.     

超音速化学氧碘激光器光腔扩张角

 在超音速化学氧碘激光器的设计中,为了削弱光腔部分的化学反应放热对激光器出光的负面效应,在光腔部分通常加入一扩张角。为了研究这一扩张角对激光器内流场的作用,根据kW级超音速化学氧碘激光器的实验平台,数值模拟了激光器内超音速混合喷管至光腔部分的流动过程,解析了光腔扩张角对内流场的流动参量和化学增益的影响,从维持压强和温度稳定性方面比对分析了不同扩张角度的性能,并探索了喷管高度和扩张角之间的规律。结果表明：此kW级超音速化学氧碘激光器的合理光扩张角度为4.5°。     

外腔输出的连续波化学氧碘激光器

研制了一台采用外腔输出的小信号增益为１．６×１０￣（－３）ｃｍ￣（－１）的连续波化学氧碘激光器，在氯流率为３０ｍｍｏｌ／ｓ，Ｉ＿２流率为０．３ｍｍｏｌ／ｓ，腔压为２００Ｐａ时首次获得了半外腔１７８ｗ和中外腔７０．４Ｗ的１．３１５μｍ高功率线偏振光输出。     

氧碘化学激光器故障诊断技术

为了解决氧碘化学激光器通过常规诊断故障定位困难的问题,采用建立的氧碘化学激光器功率失常故障树模型,结合氧碘化学激光器常用的8个监测参数:碘腔压力、碘文氏管压力、p-t曲线、主氦压力、氯气压力、氧发生器压力、上游压力和光腔压力,提出采用故障树和在线监测参数相结合的办法,基于3σ法则的判断标准对氧碘化学激光器进行故障诊断,故障诊断正确率达到94.5%,并对出现的故障提出了改进措施。     

近共振传能放热对氧碘化学激光器性能的影响

在氧碘化学激光器(COIL)中,O2(1Δ)与I的近共振传能反应是一个放热反应;它与水汽等的猝灭放热反应一样会对激射过程产生不利影响,而且是不可避免的。计算了猝灭放热效应对光腔气动特性输出功率的影响。得到了近共振传能放热的大小与粒子数反转和激射的光子数相关,即与光腔内的增益、光场强度分布成正比,故主要发生在激光器的上游区前半部分。模型计算表明,其影响程度大致相当于7%水汽所致的对氧碘化学激光器的影响。完善了氧碘化学激光器理论计算模型。     

化学氧碘激光器与二氧化碳激光器的模场分布

本利用快速傅立叶变换(FFT)法，对化学氧碘激光器和二氧化碳激光器模场进行了计算，给出了模分布图，并分析了形成模分布的原因，为更好发挥二氧化碳激光器和化学氧碘激光器的性能提供了依据。     

基于故障树的氧碘化学激光器故障分析

为方便快捷地查找出氧碘化学激光器故障发生的原因,以氧碘化学激光器常见故障为例,建立了其功率失常的故障树模型,用最小割集理论按下行法对模型进行了定性分析和定量分析。分析表明:氧碘化学激光器7个子系统中,碘供给子系统的可靠性最低,氯气供给子系统次之,这与实际情况相符。计算出的氧碘化学激光器出光不正常发生概率为3.99%,其可靠度为96.01%。