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。     

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。     

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。     

流气条件下表面放电光泵浦源重复频率运行的稳定性

以高纯度Al2O3陶瓷作为放电基底,研制了重复频率表面放电光泵浦源模块,详细地讨论了流气条件下泵浦源的放电抖动和辐射强度波动,并采用高速相机拍摄了泵浦源的放电等离子体图像,研究了等离子体的空间稳定性。研究发现:在流气状态下,泵浦源的重复频率为1～5 Hz时,泵浦源的放电抖动与放电等离子体的空间稳定性受充电电压和气体流量的影响较大,随运行频率的变化较小;辐射强度波动主要与充电电压相关,基本不受气体流量和重复频率变化的影响;在大流量条件下,提高充电电压,可以有效降低混合气体流动对泵浦源放电抖动的影响,减小辐射强度波动,改善放电等离子体的空间重复性;当充电电压达到26.8 kV时,气流量在60～300 L/min范围内,泵浦源的放电抖动可以小于45 ns,辐射强度波动小于2%,放电等离子体有很好空间稳定性。研究结果表明该表面放电光泵浦源模块在流气条件下具有良好的重复频率运行稳定性。     

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)     

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。     

表面放电等离子体产生冲击波特性

采用压力传感器,分析XeF(C→A)激光器高电压表面放电光泵浦方式不同位置、不同放电电压条件下冲击波特性。研究结果表明,表面放电等离子体膨胀产生的冲击波持续时间为ms量级,在冲击波过后伴随有相对较弱的压力波。随着充电电压增加,放电过程释放能量增多,冲击波峰值压强也变大,最大压强可达1 MPa,同时冲击波峰值延后,冲击波持续时间变长。     

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。     

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。     

多通道表面放电光泵浦源触发特性研究

 介绍了多通道表面放电光泵浦源的设计，理论分析了触发电压幅值及上升时间、绝缘基板厚度等参数对所设计光泵浦源触发特性的影响。分析表明：在触发电压作用下，通道两电极处电场出现强烈畸变，而通道中间电场基本为零。采用高速相机拍摄泵浦源的放电图像以及电流线圈测量各通道的放电电流这两种方法实验研究了泵浦源的同步性及放电均匀性。当氮氩混合气体总气压为0.1 MPa (氮氩体积比为3∶7)，充电电压20 kV，触发电压30 kV，前沿约10 ns时，成功实现了10通道均匀放电，抖动约20 ns。实验结果表明：在保证放电装置绝缘良好的情况下，若充电电压和触发电压越高，触发电压上升时间越短，触发电极至通道的有效距离越短，则多通道放电的抖动就越小，放电均匀性越好。     

平台式和斜坡式表面放电辐射源放电特性的比较

 介绍了平台式和斜坡式两种结构的表面放电辐射源，研究了在1.0 μF和1.5 μF储能电容、15~30 kV充电电压等实验条件下两种辐射源的放电特性，并对实验结果进行了比较分析。得到如下结论：对于斜坡式辐射源，增加电极间距可导致放电回路面积增大，因此等效电阻和等效电感也将增加；在相同电压及电容值条件下，斜坡式辐射源的放电电流、平均沉积功率均小于平台式辐射源的相应值，但放电沉积效率略大；电压升高使放电周期、电流达到峰值时间及放电沉积效率呈减小趋势，对于同一种辐射源，使用1.5 μF电容时放电回路参数更加匹配，放电沉积效率得到提高。