轴对称-折叠组合腔CO_2激光器原理性实验研究(英文)

报道了轴对称-折叠组合腔CO2激光器原理性实验研究,激光器能在CW模式下成功运行。研究得到了激光器最佳的气体比率和气体压强。通过研究CO2激光器的不同方面,如激励门电压和输出功率等,发现它们随着放电电流的变化而变化。通过实验得到了激光光束的光斑和聚焦的实验光斑,并模拟了光强分布。激光器已经成功的组建、运行和调试,获得的最大输出功率为58 W。     

二氧化碳激光放大器增益测量

一、引 言 电激励的二氧化碳激光器是一种输出功率比较大,效率比较高的气体激光器.它已应用在我国的工业生产,医疗及科学研究等方面.为了进一步提高CO2激光器的性能,自力更生发展我国激光事业,遵照伟大领袖毛主席理论联系实际的教导。在前人工作的基础上[1,2],我们对CO2激光器中常用的三种成份(CO2,N2及He)的混合气体的增益进行了测量,以摸索最佳的条件、气体成分的配比、气压及电流等. 二、实验装置 所用的激光信号源是一内腔式的二氧化碳激光器.水冷的放电管内径为6mm,有效放电区长度为50cm.镍圆筒电极对称安置,放电由一个0—20kV的直…     

一种新型TEA CO2激光器的实验研究

设计了一种新型结构的激光器———双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。该激光器通过提高脉冲能量输出水平来增加激光输出谱线数目和激光差分吸收雷达可探测的气体种类。它在增大激光器放电时间长度的同时保证了较小的激光器体积,更好地满足了激光差分吸收雷达光源体积小,重量轻,输出能量高的要求。得到激光器输出能量与气体工作气压的关系曲线,获得了激光器内工作气压与输出脉宽关系曲线,发现脉冲宽度大约在50~70ns之间变化,研究了气体压强对激光器输出脉冲峰值功率的影响。     

激光机器人焊接

许多读者将会亲眼见到用He-Ne激光器或类似气体激光器发出的细单色激光束描绘的图案(这种激光器的输出功率通常只有几个毫瓦).在制造工业中常常要求高得多的平均输出功率和运行效率.在电磁辐射谱近红外波段运行的电激励激光器可满足这种要求.这样的激光器有Nd:YAG(1μm)激光器,CO2(10μm)气体分子激光器和CO(5μm)激光器,这些激光器都发射高度定向的辐射束.虽然激光器的物理原理早在60年代就清楚了,但是把它们应用到工业加工的研究只是近来才迅速发展起来,特别是在德国和日本.“高科技”激光车间现已常规地应用了Nd:YAG和CO2激光器,…     

稀释气对COIL输出功率的影响

 研究了稀释气进气位置、稀释比以及氮气、二氧化碳、氩气作为稀释气对kW级立式N₂-COIL输出功率的影响。结果表明：主稀释气从发生器进入,有利于输出功率的提高;从发生器出口进入,有利于激光器的稳定。采用不同的稀释气时,输出功率有很大的不同,但是随着稀释比的变化趋势几乎相同。以Ar作为稀释气可以降低超音速段的温度,提高小信号增益系数;据此优化设计激光器,可以提高激光器的输出功率和化学效率。以CO₂气体为稀释气的激光器在低温吸附方面却有着极大的吸引力。对于不同的实验目的和要求,应该选择不同的气体作为稀释气,充分利用气体自身的优势。     

非线性拉曼激光雷达测量CO2气体的研究

提出了利用气体的受激拉曼散射(SRS)效应激光雷达光源来探测大气中的CO2气体的新方法,设计出探测大气中CO2气体含量的非线性拉曼增益激光雷达,用Nd:YAG激光器(1064 nm)的三倍频光(354.7 nm)通过分别装有CO2气体和N2气体的拉曼管,分别得到CO2气体和N2气体的受激拉曼散射的一阶斯托克斯线(S1),并用S1线作为雷达的种子发射光源.通过实验得到拉曼管中的气压与S1能量的变化关系,对其优化条件和物理机制进行了分析.该实验方法已经成功测出了大气中CO2气体的回波电压信号.     

利用石英增强光声光谱技术在2.0μm处实现高灵敏CO_2检测的实验研究

基于石英增强光声光谱技术,以中心波长为2.0μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器(DFB)为激励光源,采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统,并通过优化实验参数确定了常压下激光最佳调制深度,实现了高灵敏CO2浓度的检测。通过改变待测气体中的水汽浓度,研究了水汽对CO2气体探测结果的影响,结果显示在水汽浓度低于0.2%范围内,CO2气体光声信号随H2O浓度的上升而明显增强,当浓度高于此值后,H2O浓度的增加对CO2光声信号的增强作用几乎维持不变。数据显示,常温常压下H2O分子通过提高分子弛豫率最多可将二氧化碳R16吸收线的光声信号幅值提高约2.1倍。优化后的装置可以很好的实现大气中CO2浓度的检测。该装置获得的最小探测灵敏度为19ppm(1σ,300ms积分时间),相应的归一化噪声等效吸收系数为4.71×10-9 cm-1·W·Hz-1/2。     

中远红外双波段激光器增益介质匹配

对中远红外双波段激光器中DF和CO2两种增益介质的匹配进行了研究。根据对DF和CO2两种增益介质分布的理论分析,发现DF相比于CO2介质增益峰值位置更靠前,激活区长度更短,据此设计加工了一台双波段激光器,使CO2气体注入孔位置可调,通过D2和CO2注入孔位置的差别来实现两种介质增益峰值位置的匹配。实验证明了这种设计是有效的,并确定了激光器共同光轴的最佳位置位于D2气注入孔下游3 mm,CO2注入孔下游33 mm处,此处双波段激光的输出功率均接近最大值。     

利用可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放温度测试研究

针对D4114B型柴油机排放尾气中的CO2气体开展测量研究,计算分析气体的体积分数以及温度。文中以可调谐半导体激光器吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术原理为基础,利用MATLAB中SIMULINK库中的各个模块,模拟尾气测量的实际过程。仿真结果显示,在模拟柴油机排放环境下,待测量气体CO2的温度仿真相对误差为0.03%。利用船用D4114B型柴油机进行验证实验,在其排气管上增添可视化窗口并安装相应测试系统,利用以半导体为工作介质的可调谐激光器作为激光光源,开展尾气排放中CO2气体温度的在线测试研究,测试相对误差小于4%。由上述研究结果可知,本文中利用SIMULINK搭建的模型所测得的温度值与实际柴油机尾气排放过程中的温度相差较小,因此,其仿真结果能够对柴油机排气测温提供一定的参考。     

激光、激光技术 激光器件 气体激光器

TN248.2 2006031999一种新型TEA CO2激光器的实验研究=Experi mental re-search on a novel TEA CO2laser[刊,中]/张莉莉(哈尔滨工业大学光电子研究所.黑龙江,哈尔滨(150001)) ,任德明…∥光学技术.—2006 ,32(1) .—131-133设计了一种新型结构的激光器—双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。该激光器通过提高脉冲能量输出水平来增加激光输出谱线和激光差分吸收雷达可探测的气体种类。它在增大激光器放电时间长度的同时保证了较小的激光器体积,更好地满足了激光差分吸收雷达光源体积小,重量轻,输出能量高的要求。得到激光器输出能量…     

激光器件 气体激光器

TN248.2 2005020964 3 kW轴快流气体激光器电源控制系统的设计=Power control system design of 3 kW fast-flow axis high power CO laser[刊,中]／丁峰(华中科技大学激光技术国家重点 实验室．湖北,武汉(430074)),王又青…//激光杂志.- 2004,25(5)．-16-17 在轴快流气体激光器的设计中,利用单片机系统控制 激光器电源的工作模式和输出功率,实现了激光器的脉冲 和连续两种工作模式,每种模式的输出功率连续可调,并     

电光调QCO_2激光器的六温度模型理论与速率方程理论比较分析

分别利用速率方程理论和六温度模型理论对Q开关CO2 激光器动力学过程进行了理论分析比较 ,实验上测得电光调Q射频波导CO2 激光器脉冲激光建立时间及峰值功率与速率方程理论和六温度模型理论计算结果一致 .但速率方程理论计算的激光脉冲宽度较“窄” ,并且几乎没有拖尾 ,而六温度模型理论计算的脉冲激光波形有明显的拖尾 ,符合实际测量的波形 .另外 ,六温度模型理论可以全面反映激光器工作气体中不同分子能级的能量转移过程 ,因此六温度模型理论分析更全面     

室温CO激光器寿命研究

一、引 言 作为激光的发展方向之一是要寻找简便、长寿命、高效率、大功率的实用激光器.最近我们对具有重要应用价值的CO分子激光器进行了研究.研制成功结构紧凑的铜阴极密封型CO激光器,有效放电长度1米,总长1.15米,室温下连续工作,直接用自来水冷却。水温最高34.5℃,最高输出功率13瓦,电转换效率达11.5%.该器件始终保持单横模输出,寿命超过2000小时,仍在正常运转.通过镍阴极和铜阴极两种CO器件的性能比较和实验分析表明:选用合适的电极材料及阻止CO工作气体的损耗是提高CO激光器输出功率和获得长寿命运转的关键;铜是一种比镍更为优良的…     

SG-DBR半导体激光器的光谱技术研究

可调谐半导体激光吸收光谱作为一种高灵敏度、高选择性、非侵入的痕量气体实时检测技术,已在大气监测、工业控制等方面得到广泛应用。采用一种新型宽带可调谐的SG-DBR半导体激光器(可调谐范围1 520~1 570 nm)作光源,并通过自编程序对该激光器设定了18个通道,输出波长分别对应CO,CO₂以及H₂O的吸收谱线中心位置,设计和构建了一个基于近红外可调谐半导体激光吸收光谱的多组分气体光谱测量系统,描述了相关的光学系统设置,结合波长调制(wm)的二次谐波技术测量其中14个通道(分别对应CO和CO₂的吸收谱线)的吸收光谱,系统获得的CO和CO₂峰值吸收探测极限能够达到10-5。实验结果验证了SG-DBR激光器在波长调制吸收光谱多组分气体检测领域的可行性。在实际应用过程中使用单个SG-DBR激光器可以实现多组分气体的同时测量,有效降低设备成本和系统复杂性。     

可调谐半导体激光吸收光谱遥测二氧化碳通量的研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高分辨率、高灵敏度以及响应时间快等优点.以室温下工作的近红外可调谐半导体激光器为光源,通过波长调制方法对1 578 nm附近CO2气体吸收线的二次谐波信号测量,结合双开放光路技术,实现对不同高度层面700多米长光程范围内CO2气体浓度的快速在线检测.结合大口径闪烁仪测量的莫宁-奥布霍犬长度和特征速度,通过经验公式计算得到CO2气体的通量在-60～60 mg·m-2·s-1范围内波动.实验数据与涡动相关比较表明,两者数据整体变化趋势一致,该方法可以获得较理想的结果.突破了目前对近地面痕量气体通量的监测只能提供局地结果的现象,使大面积范围内痕量气体通量的测量成为可能.     

循环流动的高功率放电激励连续波CO_2激光器

放电激励、高速循环流动的对流冷却连续波CO2激光器,其输出功率已达1千瓦/米以上,远远超越了气体不流动的扩散冷却激光器70瓦/米的限制.这主要是气体流动的结果.本文分析气体流动的作用并对这类激光器的现状作一概述. 一、气体高速流动的作用 气体高速流动的作用可归纳为下列四个方面.1.使气体冷却 设放电区域垂直气流方向的截面为A,在气流方向上的宽度为△x,因放电造成△x两个端面上的气体温升为△T,放电输入功率为PE,激光器效率为η,则有其中Cp是气体的定压比热,ρ是气体密度,u是流速,v=A△x是放电区体积.从(1)式得 凸T一WAillL.(2) …     

基于中红外QCL激光和新型多通池高灵敏度测量CO和N_2O的研究

利用量子级联激光器(QCL)结合新型小型化光学多通吸收池高灵敏度同时测量CO和N2O痕量气体。所用激光为工作在4.3 mm附近的宽调谐、无跳模外腔量子级联激光器,激光在较短的时间内(1 s)连续波长扫描,并覆盖N2O(2203.73333 cm-1)和CO(2203.161 cm-1)两种分子的吸收谱线,从而实现对N2O和CO的同时测量。利用物理基长为12 cm的新型小型化光学多通吸收池,探测光在吸收池内来回反射243次,有效光程达到29 m。利用波长调制吸收光谱和二次谐波探测技术实现了对N2O和CO的高灵敏度探测,测量系统的最低可探测浓度极限约为2.0×10-9(N2O)和1.7×10-9(CO)。     

波导气体激光器

一、概 述 自从 1971年贝尔实验室的 P.W.Smith[1]作成第一台波导He-Ne激光器以来,波导气体激光器有了很大的发展[2-5],特别是波导CO2激光器已经获得很宽的频率调谐范围,在激光通信、激光雷达、激光光谱学和污染检测等应用中是很有用的一种激光器. 在图1中画出了普通激光器和波     

气体激光器

TN248.2 2004010132 室温封离型TEM_(00)CO激光器=Sealed-off TEM_(00)(COlasers at room temperator[刊,中]/高贵(天津工业大学理学院.天津(300160)),傅汝廉…∥光电子·激光.—2003,14(5).—493-495 对于半共焦腔结构的封离型CO激光器,采用自孔径选模方式设计放电管口径,成功地实现了基模运转,在CO、Xe、He 3组分工作气体情况下,输出功率94W,波     

大功率脉冲TEA CO2激光器配气比对输出的影响

大功率脉冲TEA CO2激光器的放电腔在不同工作气压和不同配气比例条件下对激光器输出能量和电光转换效率均有较大影响,因此,通过充气压力从30kPa到60kPa的改变和配气比例CO₂:N₂＝1:1到CO2:N2＝1:4的变化,可以改变激光器的输出能量,提高激光器电光转换效率。实验结果表明：当CO2:N2的配气比例为1:3时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点。在最佳配气比例CO2:N2:He＝3:9:28,总气压40kPa和注入激励电能保持不变的情况下,激光器单脉冲放电时的输出能量为24.6J;激光器高重复频率放电运转时的电光转换效率达16.4％。激光器的最高放电频率可以达到500Hz并且连续稳定运行工作。