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)     

基于XeF (C-A)激光激励的自发拉曼散射技术研究

针对自发拉曼散射技术应用于实际燃烧场参数测量时面临的主要技术难题,采用XeF(C-A)激光作为激励光源,开展了自发拉曼散射技术实验研究。通过分析拉曼散射过程对光源参数的要求,优化了XeF(C-A)激光器部分参数,建立了自发拉曼散射诊断系统,实现了气体介质主要组分浓度在线测量,对比了XeF(C-A)激光与主流激光作为拉曼散射光源的优缺点。结果表明:与现有主流光源相比,具有脉冲能量大、微秒级脉宽,位于可见光波段等特点的放电抽运XeF(C-A)激光非常适合用作自发拉曼散射激励光源。     

分段表面放电光抽运XeF(C-A)激光器

阐述了分段表面放电光抽运XeF(C -A)激光器的设计和实验技术。分段表面放电辐射源在 140nm～ 170nm辐射区域亮度温度Tb≈ 15× 10 3K ,用该辐射源作抽运源离解XeF2 获得了XeF(C -A)蓝绿 (4 70nm～ 495nm)激光输出 ,激光脉宽为 340ns、光谱宽度为 15nm。     

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。     

陶瓷表面放电光泵浦源放电特性研究

为了提高表面放电光泵浦源的寿命,以Al_2O_3陶瓷作为放电基板,研制了分段表面放电光泵浦源。基于放电电压和电流波形,详细研究了泵浦源的放电周期,放电通道电阻,能量沉积效率和等离子体功率密度。发现泵浦源的放电周期、放电通道电阻和能量沉积效率均随放电间隙长度和混合气体气压的增大而变大,随充电电压的增加而减小;而等离子体功率密度主要取决于充电电压和放电间隙长度,基本不随混合气体气压的改变而变化。在充电电压为26. 8 kV,气压为100 kPa,放电间隙长8 cm的条件下,泵浦源的能量沉积效率约为82%,等离子体功率密度达到了9. 36 MW/cm。实验研究表明:Al_2O_3陶瓷表面放电光泵浦源具有良好的放电特性,较同等条件下聚四氟乙烯表面放电光泵浦源的等离子体功率密度更高,可产生更强的真空紫外辐射,辐射亮度温度大于23 kK。Al_2O_3陶瓷表面放电光泵浦源适用于光泵浦XeF_2气体形成大功率XeF(C-A)蓝绿激光。     

低气压掺氪混合气放电XeF（C—A）激光

于0.22MPa气压和2.76MW/cm~3泵浦速率下,在商品准分子激光器上实现放电激励XeF(C-A)宽带自由振荡。使用峰值净益为1.24％/cm的掺氪四元混合气,获得兰绿激光输出1.17mJ,比能量输出9mJ/L,增本征效率0.016％,中心波长477nm,带宽32nm(FWHM)。     

XeCl准分子激光器

本文介绍我们对XeCl准分子激光器的实验结果. 在国外,第一台XeCl准分子激光器于1975年制成,激励源是相对论电子束,仅获得50微焦耳能量输出[1].1977年苏联用快速放电得到1毫焦耳输出,效率为0.05%[2].这样XeCl准分子体系便因其效率低、输出小,难于实现振荡而被忽视.但最近有人采用HCl作Cl施主,在紫外光预电离的诀速放电器件中获得了110毫焦耳[3]输出,效率为0.8%,达到与XeF、KrF同等水平,证明了获得高效率、高功率的可能性,重新为人们重视起来. 迄今,已报导的快速放电XeCl激光器采用做口施主的有:Cl2:、CF3Cl、C2F3Cl、CCl2F2、CCl4…     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

State of and prospects for XeF(C−A) optically pumped lasers

Experimental and theoretical results are presented on an XeF(C?A) blue-green laser driven by 5-kJ energy. The laser was pumped by a ferrite-induced discharge of 90 cm in length. The output energy of 0.22 J was obtained with a plane-parallel resonator. A program to simulate laser operation has been developed. Numerical results for a wide range of conditions are compared with experiments performed by us and by other authors. It is found that intracavity refractive losses limit laser operation for XeF pressures above 3 torr. The laser efficiency strongly depends on the discharge-to-cavity length ratio. Possible ways to increase the laser power and efficiency are discussed.