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。     

Feasibility study of optically pumped molecular lasers with small quantum defect

An analytical analysis of continuous wave (CW) optically pumped molecular lasers with small quantum defect is presented. The results show the conditions under which lasing with small Stokes shifts are possible. The general results are applied to HCN as an example gas. The predictions from the analytical approach are in good quantitative agreement with numerical calculations. The effective vibrational lifetimes and rotational relaxation rates of the molecule determine the principal behavior of such lasers. High overall laser efficiencies are possible for long interaction length of pump laser and gas media, which for example can be achieved in waveguide structures. This makes such lasers potentially interesting for coherently combining the output of mutually incoherent fiber and or diode lasers.     

小型高压重复频率微秒脉冲电源及其放电应用

针对实验产生等离子体的需求,研制了一种高压微秒脉冲电源,输出电压最大值为30 kV,上升沿最小为300 ns、脉宽0.5 s。测试结果表明电源的输出特性由负载决定,同时调节输入电压、触发脉宽可以改变电源的输出脉冲。研究了针-针放电负载时,电源重复频率以及针针间隙对于放电模式的影响,并通过研究电源输出随负载的变化来区别不同的放电模式,最后把电源成功应用于介质阻挡放电。     

小型高压重复频率微秒脉冲电源及其放电应用

针对实验产生等离子体的需求,研制了一种高压微秒脉冲电源,输出电压最大值为30kV,上升沿最小为300ns、脉宽0.5μs。测试结果表明电源的输出特性由负载决定,同时调节输入电压、触发脉宽可以改变电源的输出脉冲。研究了针-针放电负载时,电源重复频率以及针针间隙对于放电模式的影响,并通过研究电源输出随负载的变化来区别不同的放电模式,最后把电源成功应用于介质阻挡放电。     

较大体积的大气压空气介质阻挡放电特性研究

利用三电极介质阻挡放电装置, 在主放电区产生了较大体积的大气压空气均匀放电. 利用光学与电学方法, 对主放电特性进行了研究, 发现随驱动功率的不同, 主放电存在等离子体羽和等离子体柱两种模式, 等离子体羽的击穿电压随外加电压峰值的增加而减小. 利用光电倍增管对两种放电模式进行了空间分辨测量, 发现等离子体羽是以发光光层的形式传播, 而等离子体柱是连续放电. 通过采集两种放电的发射光谱, 对其振动温度和转动温度进行了测量. 发现两种放电模式的振转温度均随着U_p的增大而降低. 关键词： 介质阻挡放电 等离子体羽 等离子体柱 发射光谱     

High power fiber lasers

In this review article, the development of the double cladding optical fiber for high power fiber lasers is reviewed. The main technology for high power fiber lasers, including laser diode beam shaping, fiber laser pumping techniques, and amplification systems, are discussed in detail. 1050 W CW output and 133 W pulsed output are obtained in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, China. Finally, the applications of fiber lasers in industry are also reviewed.     

High power fiber lasers

In this review article, the development of the double cladding optical fiber for high power fiber lasers is reviewed. The main technology for high power fiber lasers, including laser diode beam shaping, fiber laser pumping techniques, and amplification systems, are discussed in detail. 1050 W CW output and 133 W pulsed output are obtained in Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, China. Finally, the applications of fiber lasers in industry are also reviewed.      

大气压双频氦气放电等离子体特性的数值研究

用一维流体模型研究了大气压双频氦气放电等离子体的特性。数值模拟的结果表明,在单、双频放电中,随着应用电压的增加,电子密度和放电电流都增加。相对于单频放电,双频放电中低频源的耦合效应使得放电中的电流以及电子密度降低。随着低频源电压峰值的增加,电子密度降低,离子通量,电子损失能量以及电子吸收能量均降低;但电子温度和电势随着低频源电压峰值的增加而增加。在相同低频源电压下,随着高频源电压的增加离子流非线性增加。     

飞秒激光引导闪电的模拟实验研究

采用能量40 mJ，脉冲宽度50 fs的超短脉激光脉冲形成的等离子体通道诱发和引导了3—23 cm长间隙的静态高压放电.实验观测显示，等离子体通道整体上能使空气间隙的击穿阈值降低到自然击穿阈值的40％.实验中通过对放电电弧发出的白光信号与激光信号的时间延迟进行分析得到激光引导下梯级先导的发展速度约为10⁷ cm/s. 关键词： 等离子体通道 高压放电     

毛细管放电Z箍缩等离子体X射线激光

毛细管放电Z箍缩等离子体软X射线激光器近几年发展非常迅速，已经获得了在46．9nm的波长上近毫焦量级的激光输出，重复频率达到了4Hz．利用这种软X射线激光在等离子诊断、物质烧熔等方面已开展了初步的应用实验研究．文章介绍了毛细管放电泵浦的两种物理机制，阐述了类氖氩离子2p^53p^1S0-2p^53s^1P1能级间粒子数反转的形成及毛细管放电等离子体柱的演变过程．深入理解这些物理过程，对发展毛细管放电软X射线激光将起到积极作用。     

GGMOS型静电放电防护器件的高功率微波效应

采用基于半导体漂移扩散模型的数值模拟软件对高功率微波（HPM）作用下GGMOS型的静电放电（ESD）防护器件效应进行了数值模拟研究。对ESD器件在HPM作用下的响应特性及器件内部的物理图像进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,外部注入HPM信号的幅值和频率是影响ESD器件的因素,在加载30 ns脉宽的HPM脉冲作用下,器件内部达到的最高温度与信号幅值成正指数关系。在给ESD注入相同幅值的HPM信号时,频率越大,器件达到失效温度所需要的时间越长。     

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基于介质阻挡放电(DBD)原理,研究设计了一种悬浮电极式的低温等离子体发生设备,产生的等离子体温度较低且对人体安全,可直接接触。用所研制的低温等离子体发生设备对大肠杆菌做了灭活实验,实验结果表明,该设备产生的低温等离子体对大肠杆菌作用10s 以上,在等离子体有效作用区内大肠杆菌杀灭率为100%,表明所研制的低温等离子体发生设备具有很好的杀菌消毒效果。     

High power cw dye lasers

The dependance of the output power of cw dye lasers on the pump power and the system-and stream parameters is calculated and experimentally tested. It was found that the pump power for a given system is limited to a critical value due to the influence of thermal inhomogeneities. This critical pump power is predominantly dependant on the dye solvent, the flow velocity, the focussing of the pump laser and the stability range of the dye laser system. Possibilities for the reduction of the thermal inhomogeneities are discussed and attainable output powers are calculated.     

射频功率对辉光放电H2/C4H8等离子状态的影响

采用辉光放电技术和等离子体质谱诊断技术,研究了H₂/C₄H₈混合气体等离子体中正离子成分及主要正离子能量随射频功率的变化规律,并分析了H₂/C₄H₈混合气体主要的离解机理和形成过程.研究表明:随着射频功率的增加,碳氢碎片离子的浓度增加,在20 W时达到最大值,25 W后有所减小.当射频功率小于10 W时,H₂/C₄H₈混合气体等离子体中C₄H₉⁺相对浓度最大,当功率大于或等于10 W时,C₃H₃⁺相对浓度最大.随着射频功率的增大,碳氢碎片离子的能量逐渐增加.对H₂/C₄H₈混合气体等离子体的组成与能量进行的定性分析,将为H₂/C₄H₈混合气体辉光放电聚合物涂层工艺参数优化提供参考.     

亚大气压六相交流电弧等离子体射流特性研究:实验测量

以临近空间高超声速飞行器以及航天器再入大气环境飞行过程"黑障"问题的研究为背景,进行了多相交流电弧放电实验装置的物理设计,建立了六相交流电弧等离子体实验平台(MPX-2015),在背景压力为500 Pa的亚大气压条件下获得了最大直径和长度分别达到14.0 cm和60.0 cm的等离子体射流.研究了工作气体流量、真空腔压强、电极间距以及弧电流等因素对等离子体自由射流和冲击射流特性的影响规律.结果表明:在实验参数范围内,真空腔压强对等离子体的射流特性影响最为显著,等离子体自由射流的长度和直径以及冲击钝体条件下的鞘套有效工作长度和厚度均随着压强的降低而增大;提高沿电极环缝注入的工作气体流量或弧电流亦有利于等离子体鞘套尺寸的增加.上述工作有助于进一步开展临近空间飞行器与其周围复杂介质环境间复杂的气动热效应和"黑障"问题的研究.     

基于DBD 悬浮电极低温等离子体杀菌消毒仪研制

基于介质阻挡放电(DBD)原理,研究设计了一种悬浮电极式的低温等离子体发生设备,产生的等离子体温度较低且对人体安全,可直接接触。用所研制的低温等离子体发生设备对大肠杆菌做了灭活实验,实验结果表明,该设备产生的低温等离子体对大肠杆菌作用10s 以上,在等离子体有效作用区内大肠杆菌杀灭率为100%,表明所研制的低温等离子体发生设备具有很好的杀菌消毒效果。     

A novel antenna for sub-atmospheric radio-frequency discharge

A novel antenna that can generate plasma efficiently for pressure up to thousands of Pascal with 1 kW–13.56 MHz radio-frequency power supply is reported. It consists of two isolated solenoids so that involves both capacitively coupling and inductively coupling effects, together with magnetic mirror effect which confines the formed plasma axially to a certain extent. Experiments show that the novel discharge has directional preference depending on the applied voltage, a character of dielectric barrier discharge, and can run steadily for tens of hours without severe thermal load. Simulations using COMSOL Multiphysics reveal consistent variations of electron temperature and electron density with base pressure, input power, separation distance of isolated solenoids, and the number of turns of each solenoid. This ionization method is of great interest for plasma processing and propulsion in sub-atmospheric environment.     

长脉冲等离子体放电下HT-7装置限制器温度变化及能流分析

 在HT-7托卡马克等离子体长脉冲放电过程中，作为直接面对等离子体的第一壁限制器表面的温度变化及其承受的能流密度的计算，对于判断限制器的作用和对等离子体的影响都有非常重要的意义。主要从测量到的距离限制器表面3mm处温度变化曲线,采用无限大平面模型计算限制器模头表面能量沉积的能流密度,并讨论了不同等离子体放电下局部点能流密度的差别。多数长脉冲放电下，少数局部点的温升超过1 000℃，最大能流密度超过10MW/m ²；但通过对等离子体位移的控制，局部点温升被抑制，高密度能流持续时间短，有利于长脉冲放电。同时对限制器结构和材料对模头温度的影响也做了比较详细的分析。     

长脉冲等离子体放电下HT-7装置限制器温度变化及能流分析

在HT-7托卡马克等离子体长脉冲放电过程中,作为直接面对等离子体的第一壁限制器表面的温度变化及其承受的能流密度的计算,对于判断限制器的作用和对等离子体的影响都有非常重要的意义。主要从测量到的距离限制器表面3mm处温度变化曲线,采用无限大平面模型计算限制器模头表面能量沉积的能流密度,并讨论了不同等离子体放电下局部点能流密度的差别。多数长脉冲放电下,少数局部点的温升超过1 000℃,最大能流密度超过10MW/m2;但通过对等离子体位移的控制,局部点温升被抑制,高密度能流持续时间短,有利于长脉冲放电。同时对限制器结构和材料对模头温度的影响也做了比较详细的分析。