小型球形脉冲氙灯光谱分析与实验测定

作为分析仪器和医疗仪器光源,脉冲氙灯的光谱特性直接影响着仪器的整体性能。为了研究脉冲氙灯放电回路参数及几何参数对其光谱特性的影响,利用气体放电理论分析了脉冲氙灯发光过程,设计了光谱检测系统,实验测定了脉冲氙灯在不同放电参数下的光谱特性。结果表明：脉冲氙灯光谱由连续谱和线状谱组成,连续谱有离子复合和韧致辐射产生,线状谱由电子能级跃迁产生。相对光谱辐射能量随着放电电压升高呈近似线性增长、并随着储能电容的变大而变大。在放电电压较低时,弧长较短时相对光谱辐射能量较大;在放电电压较大时,弧长越长相对光谱辐射能量越大。对于脉冲氙灯工作参数选取以及应用生产具有重要的意义。     

脉冲氙灯放电过程分析与实验测定

脉冲氙灯是一种新型光源,利用量子理论以及气体放电理论分析了脉冲氙灯放电过程,设计了放电测试系统,实验测定了放电过程中的电压、电流和光脉冲信号。结果表明：在预电离阶段自由电子浓度较低,能量较低;气体放电阶段灯内形成电子崩,使得自由电子浓度的增大,放电电流迅速上升,电压下降;离子复合时释放出光子形成光脉冲,氙灯脉冲的光能量输出和光谱特性与复合电子能量、氙气复合能级相关,而当输入能量与氙灯的能耗不一致的时候,将导致充电电容反复充放电,而使电路产生振荡。对于分析脉冲氙灯放电过程,优化放电回路参数设计和脉冲氙灯的生产具有重要意义。     

强激光能源系统新型放电回路研究

 从理论上分析了强激光能源系统新型放电回路能量传输效率和氙灯能量分配均匀性问题，给出了预电离回路的实验研究结果，此外还介绍了新型大尺寸氙灯爆炸能量的测试情况。     

环形截面氙灯的放电特性与泵浦效率实验研究

针对脉冲氙灯的结构,探索了一种新型的环形截面氙灯以获得更高的泵浦效率。环形截面氙灯内嵌空气玻璃管,拥有中空的新结构,对脉冲氙灯放电特性产生了新的影响,进一步影响了泵浦效率。实验对比了传统氙灯和环形截面氙灯的放电特性、辐射以及钕玻璃的荧光输出。实验结果表明:新型的环形截面氙灯拥有较高的电阻,较低的放电电流与进灯能量,辐射效率和钕玻璃荧光输出分别提高了3%~4%和2%~3%。     

钕玻璃放大器氙灯泵浦的优化设计

建立了氙灯辐射光谱，求银感容（ＬＣ）供电网络电路和研究泵浦动力学过程中粒子数反转的模拟计算程序，并根据国内外的实验和计算结果进行了校核。氙灯单位侧面积上的输入功率光电流密度能更好描述氙灯的工作特性，计算结果还表明，当单位侧面积上的输入功率增加时氙灯的光谱效率下降，在似稳态条件下当输入功经不变时，不同直径的氙灯在泵浦区区域内的辐射光谱和光谱效率几乎不变，电流密度条件下当输入功率不变时，不同直径的氙灯     

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。     

组合式钕玻璃片状激光放大器增益性能的动态模拟

用随时间变化的氙灯辐射光谱模型,建立了组合式钕玻璃片状激光放大器动态增益特性的模拟程序,实现了从氙灯放电到引出激光的全过程动态模拟,可用于片状激光放大器的优化设计.研究了:1)放大器在不同的抽运条件下水平方向的增益均匀性,当氙灯爆炸系数比较高时,自发辐射放大优先使片的边缘产生消抽运作用,增益分布变得不均匀,通光口径的中央处增益较大;2)片厚度和掺杂浓度对增益性能的影响,在相同的抽运条件下,储能通量由片厚度与掺杂浓度的乘积决定,给出了储能通量和小信号增益随片厚度与掺杂浓度的乘积的变化关系 关键词： 钕玻璃激光放大器 储能密度 增益特性     

影响高功率脉冲氙灯寿命的因素

以美国NOVA和国家点火装置用的高功率脉冲氙灯为例,结合对神光Ⅲ装置用脉冲氙灯的分析,发现了影响脉冲氙灯失效的几个因素,包括石英灯管应力、氙灯尺寸、灯管微缺陷、电极溅射、灯头绝缘、氙气纯度、封接可靠性及周围氙灯放电。结果发现:在进灯能量相同的情况下,氙灯电极弧长越长,内径越大,寿命越高;石英灯管表面的静态拉应力、内表面的微缺陷以及周围氙灯的电离辐射使得氙灯的额外负载能量大大增加,这些是导致氙灯爆炸概率变大的直接因素。     

基于改进模拟退火算法的非均匀燃烧场分布重建

本文研究了选取不同谱线组合对非均匀燃烧场分布重建精度的影响,并针对传统模拟退火算法收敛速度慢、运行效率不高的问题,提出了一种改进的模拟退火算法(ISA算法)用于燃烧流场的场分布重建.通过改变算法的模型扰动及退火方式,大大提高了算法的运行效率.数值仿真模拟结果显示,纳入更多的谱线有助于提高燃烧场重建的精度和降低重建对噪声的敏感性.相较于传统模拟退火算法,改进模拟退火算法在精度一致的前提下,将运行效率提升了近40倍.利用改进模拟退火算法在实验室平焰炉上重建了两种不同燃烧状态,重建分布与原始分布基本一致.通过数值仿真与实际实验,验证了该方法的有效性,对高光谱重建燃烧流场的温度浓度分布具有一定的指导意义.     

用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术实现铝合金的高灵敏元素分析

报道了采用激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术分析铝合金中痕量元素时的分析行为。用低能量激光脉冲聚焦于样品表面并在放电电极之间产生等离子体来触发高压火花放电以改善火花诱导击穿光谱技术的分析行为。在当前空间几何配置下,研究得到了最佳的放电电压和储能电容等参数并在最佳实验条件下分析了样品中的铜元素,其检出限达到0.7 ppm。激光点火的辅助手段改善了火花诱导击穿光谱技术在元素分析时信号的稳定性、提高了分析精度。同时它还能够有效地降低放电电压,改善其空间分辨本领。研究表明激光点火辅助火花诱导击穿光谱技术具有灵敏度高、稳定性好以及具有较好的空间分辨本领的特点,非常适合于各种合金中的痕量元素分析。     

用SPIDER法测量飞秒激光脉冲的光谱相位

介绍了用SPIDER测量光谱相位的实验装置和模拟计算飞秒激光特性参数的原理；提出了Ω 和τ等重要参数的确定方法.实验上用自建的SPIDER进行了掺钛蓝宝石飞秒振荡器输出脉 冲的相位测量，并以此为基础还原出了原输入脉冲的时域形式，模合计算所得的脉宽为107 fs，与利用二次相关法直接测量的结果十分一致. 关键词： 飞秒激光 SPIDER 光谱相位 光谱相干     

电激励DF化学激光器光腔流场荧光光谱测量与分析

 观察并记录了增大D₂流量时DF激光光腔流场可见光荧光的变化现象,对光轴处的可见光荧光进行了光谱测量,使用波长为632.8 nm和543.5 nm的He-Ne激光器对光谱仪进行标定。对激光器光腔内介质成分进行了理论分析,并理论计算了DF高次泛频谱线及D原子谱线,通过比对荧光的实验测量光谱与光腔内介质成分谱线,发现荧光是由F,He,D,N,DF及其它激发态介质共同形成的,对光轴处荧光的颜色构成作出了解释。     

激光触发弱耦合等离子体电离次序光谱分析方法

激光触发产生弱耦合等离子体在超快时间(10~100fs)内,产生离子的方式和机制一直是人们很难探知和计算的。利用激光电离原子的最基本特性,寻找出产生离子时所有的电离路径,将电离路径中产生X射线的路径标记出来加以研究,再结合弱耦合等离子体环境中原子或离子能级移动的性质,对比和计算相同路径下相同电离结果中存在的不同电离方式,可区分产生相同产物的不同电离次序。这套方法可通过罗列计算并对应所产生的特征X射线光谱来确定10~100fs内离子的产生过程以及产生机制,电离路径及电离次序。为激光与物质相互作用在超短时间(10~100fs)内的物理过程研究提供了一种可探测的技术。     

外腔半导体激光器中激光二极管端面反射率的谱特性分析

考虑到端面反射率与波长有关 ,且带宽有限的实验事实 ,以及增益谱随载流子密度变化的因素 ,着重分析了激光二极管 (L D)镀膜端面反射率带宽、极小波长位置参量对光栅外腔激光器 (ECL D)调谐范围的影响。分析表明 ,除了 L D镀膜端面剩余反射率值、外腔反馈效率等因素之外 ,增大反射率带宽、精确控制极小波长位置是进一步挖掘 ECL D调谐范围的有效措施。增大反射率带宽 ,可更有效地提高参考载流子密度 ,延伸长波长端调谐区域 ,抑制 F- P腔影响。在确定的条件下 ,优化后的极小波长位置对应于调谐范围的极大值。理论分析结果较好地解释了实验现象     

脉冲激光气相沉积法制备的非晶CH薄膜特性分析

采用脉冲激光气相沉积(PLD)法,研究了氢气压强对非晶CH薄膜性能的影响。原子力显微镜图和白光干涉图显示,薄膜表面平整致密,随着氢气压强增大,粗糙度变大。拉曼光谱分析表明,氢气压强增加,G峰和D峰位置都在向高波数方向移动。傅里叶变换红外光谱分析显示,薄膜中存在sp3—CH2和sp2—CH等基团。最后,采用PLD漂浮法在最优参数氢气压强为0.3 Pa下,成功制备了不同厚度(100~300 nm)、满足一定力学强度、无明显宏观缺陷的自支撑CH薄膜。     

宽谱染料激光器的数值模型及实验验证

应用染料激光器半经典理论,数值模拟了脉冲染料激光器双频及宽谱共增益区的谱线竞争效应,与实验结果符合较好.在双频相关调谐工作条件下,调谐范围增大近25％.在宽谱工作条件下,随着输出耦合损耗增大,谱线宽度逐渐减小. 关键词： 染料激光器 半经典理论 谱线竞争     

A Laser Source with High Spectral Purity for Simple Tunable Laser Raman Instrument

The authors present an external cavity diode laser with high spectral purity for tunable laser Raman spectroscopy. To achieve high spectral purity required for Raman spectroscopy, a laser cavity utilizing a volume phase holographic grating, which has very low stray light, is developed and the first-order diffracted beam from the grating is taken as the output. Raman signals can be obtained from common samples with only a commercial laser rejection filter, greatly simplifying a tunable Raman instrument.     

基于铌酸锂双折射晶体的皮秒拍瓦激光系统光谱整形

为补偿皮秒拍瓦激光系统中钕玻璃宽带放大引起的增益窄化,提出了一种基于铌酸锂双折射晶体的高能量光谱整形方法.在相同强度调制下,对比了BBO、铌酸锂和石英3种晶体,针对1053 nm激光,选用了高双折射率、大口径且不易潮解的铌酸锂作为整形晶体.理论分析了晶体厚度、倾斜角、面内旋转角对强度调制的影响,发现它们分别决定调制的带宽、中心波长及深度.并对整形过程中晶体引入的光谱相位进行了分析,发现各阶色散量随晶体厚度、倾斜角、面内旋转角变化的规律,因此可通过上述参数控制各阶色散量.在此基础上,开展了中心波长为1053 nm、带宽为10 nm、调制深度为80%的光谱整形实验和相位测量实验,实验与理论分析相一致.针对神光Ⅱ皮秒拍瓦激光系统,利用上述整形方案,国内首次实现了1700 J, 6 nm (FWHM)的高能宽带激光输出,有效补偿了增益窄化.研究结果对国内基于钕玻璃放大系统的宽频带激光装置的工程研制具有重要意义.     

等离子体X射线激光介质均匀性测量

通过合理而有效地按排多种探测仪器，观察到等离子体Ｘ射线激光介质的空间非均匀现象。在保证入射激光经最佳组合透镜后焦线均匀性前提下，由实验显示等离子体介质的空间不均匀性主要来自靶材质量和调焦精度。此外，入射激光脉宽的大小变化将会引起等离子体整个辐射空间和时间范围的明显变化。     

准分子宽带泵浦碱金属激光器

基于国内外相关研究成果,对准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)的原理进行了阐述,对其优缺点进行了分析,针对半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)发展中所面临的困难,分析了XPAL解决这些困难的潜力。最后综述了XPAL近年的发展,提出了下一步的发展方向。