固体激光微通道冷却器内流动特性的数值模拟

建立了固体激光微通道冷却器数学模型,运用商业软件Fluent进行求解计算,并与文献中数据进行对比,验证了模型的可靠性。分析微通道尺寸及结构对转捩雷诺数影响,结果表明:微通道当量直径对于转捩雷诺数影响甚微,收缩比的大小是引起转捩雷诺数不同的关键因素,最终确定了不同收缩比下的转捩雷诺数。     

连续波氧碘化学激光器腔内散射损耗测量

连续波氧碘化学激光是利用化学方法产生的介稳态O_2(~1△)与基态碘原子共振传能,产生波长1.315μm的碘激光。介稳态O_2(~1△)在生成后离开发生器时,带有一定量的水蒸汽,必须冷却除去水分,否则对激光器性能影响很大,但过冷会使水蒸汽变成“冰晶微粒”进入光腔,增加光腔内的散射损耗。本文采用双光路法,利用He—Ne激光器作为探测激光,对O_2(~1△)在冷却过程中是否出现“冰晶微粒”并带入光腔内,造成散射损耗进行了测量,测得的散射损耗小于1％。这说明O_2(~1△)经过冷阱后进入光腔的质量非常好,这个结果也为今后光腔设计提供了一个腔内散射损耗的数据。     

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。     

JSOG中水蒸汽含量的模拟计算

 氧碘化学激光（简称 COIL）系统中，水是影响激光功率输出的最重要的原因之一。气流中的水不仅对激发态碘原子有严重的猝灭作用，另外对碘分子解离、超音速流动特性也有很坏的负面作用。单重态氧发生器的BHP（Basic Hydrogen Peroxide ）溶液是最主要的水蒸汽源。利用传质模型对射流式单重态氧发生器（简称JSOG）中产生的水蒸汽进行了计算，所得的数值结果与实验测量结果基本相符。根据模拟结果，对发生器的设计及实验条件进行了优化。     

激光输出功率随耦合率及放大率的变化规律

建立了涵盖稳定腔和非稳腔的激光有源理论模型和激光开式谐振腔的边界条件。根据定态薛定谔方程与亥姆霍兹方程的等价性,采用量子力学方法求解谐振腔的亥姆霍兹波动方程,得到满足方程、边界条件、矩阵光学、稳定条件的本征解和本征方程。根据本征方程推导出横模数目随耦合率变化的规律,进而推导出激光输出功率随耦合率变化公式,以及激光输出功率随放大率的变化规律。该理论模型能够从稳定腔自然过渡到非稳腔,在小耦合率情况下退化到与传统公式基本一致的形式,又能在大耦合率情形下与实验结果符合得很好。     

喷射型单重态氧发生器性能研究

单重态氧发生器作为氧碘化学激光的核心部件,为化学激光器提供化学能。通过对工业喷射器及旋风分离器的研究,结合产生单重态氧的化学反应环境,进行了大量模拟及设计改进工作,研制了一种新型喷射型单重态氧发生器,并进行了相关实验研究。喷射型单重态氧发生器利用喷嘴能够产生比传统发生器类型更多的气液表面,获得足够的反应效率,可以大幅度降低发生器液体使用量,从而减小发生器辅助系统,提高体积效率。为满足O2（1）停留时间短及分离效率高的要求,利用气液两相喷射的高初速度以旋风分离器完成气液分离。新型发生器氯气利用率可达97%~99%,其O2（1）产率为40%~50%。     

COIL腔镜薄膜参数实验研究

 利用HITACHI U-4001型分光光度计和基于光腔衰荡光谱的高反射率测量仪对氧碘化学激光器（COIL）输出镜的透过率和高反镜的反射率进行了膜层均匀性、测量重复性、激光辐照等方面的测量和实验研究。实验结果显示：离子束溅射膜的性能比电子枪蒸发膜更为稳定;只要保证镜片存放于干燥处,长时间放置对其薄膜的透过率和反射率均无明显影响。     

体光源模拟标定法测O2(1Δ)绝对浓度

 O₂(¹Δ)绝对浓度的测量,一直是SOG和COIL研究中的重要参数之一。体光源模拟标定法测O₂(¹Δ)绝对浓度,是把发光气体以某一流速引入一已知体积的流动光池中,再通过具有低象差失真的光学系统,把该体光源成象在探测器的有效表面上。探测器和测量仪器组成的测量系统,要经过标准光源和电学标定。本方法可测出O₂(¹Δ绝对浓度和其分压,O₂(¹Δ)产率等参数。其中O₂(¹Δ)浓度测量结果的相对误差为20%。     

大尺寸硅镜超光滑表面加工的面型控制

 使用机械-化学抛光法加工大尺寸单晶硅可获超光滑表面,但很难保证良好的面型。提出通过采用开圆孔并连续注入抛光剂的方法来避免抛光盘中心蜂窝眼的出现,可以保证得到良好的面型。最后实验达到较好的面型精度,PV值0.268λ,rms值0.065λ。     

O_2(~1Δ)发生器溶液预混及反应换热系统设计

通过采用离心泵与换热器进行的换热系统设计 ,缩短了溶液预混时间 ,增强了 O2 ( 1Δ)发生器的反应换热效率 ,同时使发生器在反应中具备了动态传质性能 ,改善了氧碘化学激光器的输出功率。