连续波氧碘化学激光器小信号增益的测量

描述了利用脉冲光解碘原子激光器作为探测激光器测量连续波氧碘化学激光器小信号增益的方法与装置,给出了增益的测量结果,对实验结果和误差作了简单讨论。     

转镜扫描测量超音速氧磺化学激光器二维增益分布

首次用二维多面体扫描镜测量了超间速氧磺化学激光器的二维增益分布,测得增益区沿气流方向较长,沿光腔高度方向造近壁面的两侧存在明显的边界层效应,并且边界层的厚度随着远离喷管出口平面距离的增大而增加。     

转镜扫描测量超音速氧碘化学激光器二维增益分布

首次用二维多面体扫描镜测量了超音速氧碘化学激光器的二维增益分布，测得增益区沿气流方向较长，沿光腔高度方向靠近壁面的两侧存在明显的边界层效应，并且边界层的厚度随着远离喷管出口平面距离的增大而增加。     

固定夹角反射镜扫描化学激光器小信号增益测量装置

推导了一种新型1维快速扫描组件——固定夹角反射镜的原理,计算出了其对应于典型扫描距离10 cm和6 cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置,该装置尺寸较小,使用比较方便,可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要,且对其扫描组件进行相应的改进,也可用于气动CO2激光器和COIL小信号增益系数的研究。     

固定夹角反射镜扫描化学激光器小信号增益测量装置

 推导了一种新型1维快速扫描组件——固定夹角反射镜的原理,计算出了其对应于典型扫描距离10 cm和6 cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置,该装置尺寸较小,使用比较方便,可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要,且对其扫描组件进行相应的改进,也可用于气动CO₂激光器和COIL小信号增益系数的研究。     

转镜扫描测量超音速氧碘化学激光器二维增益分布

 首次用二维多面体扫描镜测量了超音速氧碘化学激光器的二维增益分布,测得增益区沿气流方向较长,沿光腔高度方向靠近壁面的两侧存在明显的边界层效应,并且边界层的厚度随着远离喷管出口平面距离的增大而增加。     

转镜扫描测量超音速氧碘化学激光器二维增益分布

首次用二维多面体扫描镜测量了超音速氧碘化学激光器的二维增益分布,测得增益区沿气流方向较长,沿光腔高度方向靠近壁面的两侧存在明显的边界层效应,并且边界层的厚度随着远离喷管出口平面距离的增大而增加。     

变耦合率法测量化学激光器小信号增益

为了评价化学激光器增益发生器模块的性能,采用变耦合率法对化学激光器的小信号增益系数进行了研究。实验中采用的稳定光学谐振腔由2块全反射平面镜、1块全反射凹面镜及1块输出耦合镜组成。将测量结果中存在的饱和光强、非输出损耗和小信号增益的三元拟合问题转化为二元数值问题。通过数值拟合得到了满足工程需求的数据结果,并对该结果进行了误差分析。应用数学方差分析发现平均值二对应的拟合曲线与实验测量结果符合得更好,化学激光器的输出功率存在极大值。     

变耦合率法测量化学激光器小信号增益

为了评价化学激光器增益发生器模块的性能,采用变耦合率法对化学激光器的小信号增益系数进行了研究。实验中采用的稳定光学谐振腔由2块全反射平面镜、1块全反射凹面镜及1块输出耦合镜组成。将测量结果中存在的饱和光强、非输出损耗和小信号增益的三元拟合问题转化为二元数值问题。通过数值拟合得到了满足工程需求的数据结果,并对该结果进行了误差分析。应用数学方差分析发现平均值二对应的拟合曲线与实验测量结果符合得更好,化学激光器的输出功率存在极大值。     

氮稀释气体氧碘化学激光3维喷管流动模拟

应用改进的3维化学反应流程序,对基于RADICL装置、以氮气为稀释气体的化学氧碘激光喷管流动做了数值模拟。给出了达到合适副气流穿深的主副气流匹配条件,考虑了提高水汽流量、改变主副气流总温对增益系数的影响,比较了与以氦气为稀释气体的不同特点。结果发现：氮气作为稀释气体条件下,混合气体的流速低,静压大,在亚声速区驻留时间长,碘分子离解快,使得增益系数峰值增大,且下降快。模拟结果提示：改变喷管结构,将副气流喷孔下移,增益分布得到了改善。     

直排型连续波DF/HF化学激光器气流通道模型中氮作引射气的相变问题

为了研究直排型连续波DF/HF化学激光器的启动特性,建立了一套化学激光器气流通道双喷管小型实验模型。以氮和氦作为引射介质,采用两种面积比的引射喷管,进行了启动实验。实验表明,当以氮作为引射介质,采用大面积比的引射喷管进行实验时,实验数据与1维理论计算结果相差很大。分析认为,该次实验中,在引射喷管内剧烈地膨胀后,部分N2已经发生相变,理论计算采用的1维定常流处理法已经不再适用。计算表明,连续波DF/HF化学激光器中的光腔燃料和副稀释剂He不会发生相变,但当以N2作副稀释剂时,副稀释剂喷管面积比不能过大。     

直排型连续波DF/HF化学激光器气流通道模型中氮作引射气的相变问题

为了研究直排型连续波DF/HF化学激光器的启动特性,建立了一套化学激光器气流通道双喷管小型实验模型。以氮和氦作为引射介质,采用两种面积比的引射喷管,进行了启动实验。实验表明,当以氮作为引射介质,采用大面积比的引射喷管进行实验时,实验数据与1维理论计算结果相差很大。分析认为,该次实验中,在引射喷管内剧烈地膨胀后,部分N2已经发生相变,理论计算采用的1维定常流处理法已经不再适用。计算表明,连续波DF/HF化学激光器中的光腔燃料和副稀释剂He不会发生相变,但当以N2作副稀释剂时,副稀释剂喷管面积比不能过大。     

A small scale, supersonic chemical oxygen-iodine laser

A supersonic chemical oxygen-iodine laser of 5 cm long active medium has been operated utilizing a simple sparger-type O₂(¹Δ) chemical generator and a medium size pumping system. A grid nozzle was used for iodine injection and supersonic expansion. 9 W of cw laser emission at 1315 nm were obtained in the present experiments. The small size and the simple structure of the laser system and its stable operation for long periods make it a convenient tool for studying parameters important for high-power supersonic iodine lasers.     

化学激光器1/4环柱型增益发生器

设计并搭建了化学激光器1/4环柱型增益发生器的实验系统。按设计流量进行了出光实验,功率计探测到的出光功率在60 W左右。测量了燃烧室温度及压力,与Alpha激光器HL911-3实验数据类似,燃烧室温度及压力曲线都存在一个爬升阶段。环柱型增益发生器沿角向扩张的特点使得光腔区压力很低,仅为0.5 kPa左右。为验证环柱状增益区的有效形成,对3对取光孔分别进行了出光实验,结果表明每对取光孔都有功率输出,证明设计的增益发生器运行正常。     

载气密闭循环氧碘化学激光技术模拟实验研究

载气密闭循环氧碘化学激光器技术是一种有望大幅减小氧碘化学激光器体积和降低运行成本的技术,然而至今鲜见相关实验报道。采用超音速喷管加双螺杆真空泵建成了模拟实验装置,并通过测量超音速喷管前后和双螺杆真空泵出入口处的气动参数的方法开展了载气密闭循环氧碘化学激光器的可行性研究和工作稳定性模拟实验研究。模拟实验研究结果证明了该技术的可行性,发现并分析了其光腔压力随双螺杆真空泵转速提高而出现压力拐点的现象,确定了其稳定运行工作条件,为实现载气密闭循环氧碘化学激光器的真正运行和小型化奠定了良好的基础。     

超音速化学氧碘激光器光腔扩张角

在超音速化学氧碘激光器的设计中,为了削弱光腔部分的化学反应放热对激光器出光的负面效应,在光腔部分通常加入一扩张角。为了研究这一扩张角对激光器内流场的作用,根据kW级超音速化学氧碘激光器的实验平台,数值模拟了激光器内超音速混合喷管至光腔部分的流动过程,解析了光腔扩张角对内流场的流动参量和化学增益的影响,从维持压强和温度稳定性方面比对分析了不同扩张角度的性能,并探索了喷管高度和扩张角之间的规律。结果表明：此kW级超音速化学氧碘激光器的合理光扩张角度为4.5°。