激光脉冲重复频率对冲量耦合系数的影响

设计了触发间隔从100 ms到5 ms可调的双脉冲触发器驱动TEA CO2激光器高压开关,用以模拟激光器不同的输出脉冲重复频率。用该装置精确控制的不同激光脉冲重复频率下,对抛物面型光船模型进行了大气模式激光推进中冲量耦合系数的实验研究。发现冲量耦合系数随着重复频率的增加而下降,而单位时间内光船获得的冲量耦合系数的增量则随着重复频率的增加而增大。初步分析认为,这是由于飞行器内的空气未得到充分的补充造成的。     

管状预电离可调谐TEA CO2激光器

研制了一种新型的预电离结构——管状预电离器,并将其应用于可调谐TEA CO2激光器。利用光栅选线方案,采用光栅谐振腔,实现了激光的调谐输出。在输出耦合率为50%、气压为40 kPa的条件下,10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线获得的最高电光转换效率,分别为9.5%,9.7%,9.8%,9.8%。实现了激光器的高重复频率可调谐输出运转,测量了上述4条谱线激光输出的脉冲能量及平均功率,在输出耦合率为50%、气压为30 kPa的条件下,重复频率最高可达190 Hz, 此时的10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四线的平均功率分别为322,321,340,338 W。     

重复频率放电引发的脉冲HF(DF)激光器

研制了一台重复频率放电引发的脉冲HF(DF)激光器,采用了横向放电、横向流动和侧面滑闪预电离结构,该激光器的有效增益体积为80cm×2.5 cm×2cm,最大输出激光脉冲能量1.6(1.2)J,重复频率1～3 Hz,采用特种碱性分子筛吸附剂对化学反应生成物进行吸收,激光器在准封离状态下以重复频率2 Hz运转,103个脉冲后激光脉冲能量仅有20%的下降.     

半导体泵浦铷蒸气激光实现线偏振基模输出

采用2400 1/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽,获得中心波长可调的线宽0.16 nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源.实验中,使用斩波器将泵浦光变为脉宽1 ms,重复频率100 Hz的重复脉冲形式,聚焦进长度为8 mm的铷蒸气泡,泡内充入79 kPa甲烷作为缓冲气体.进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84 W时,控制铷泡温度在125℃,获得了峰值功率17.5 mW的基模线偏振铷激光输出.     

基于MATLAB的CO2 激光光斑质量鉴别技术

针对光栅调谐TEA CO2 激光器,为了得到良好的光斑质量,利用红外热像仪、图像采 集卡、直驱交流伺服电机和计算机建立了一套光斑鉴别系统,并通过实验成功地实现了对CO2激光光斑质量的鉴别。     

可调谐TEA CO2激光器谐振腔结构稳定性研究

针对可调谐TEA CO2激光器谐振腔光桥结构的稳定性问题,重点通过分析光桥端板受力变形情况来研究光桥端板的选材和形状。建立了光桥端板的有限元模型,利用有限元分析软件计算出不同材料、不同形状的光桥端板变形量并作比较,分析结果表明三角形铝板是比较理想的端板方案,厚度为40 mm的三角形铝板最大变形量为1.27×10-3 mm。为设计稳定的可调谐TEA CO2激光器谐振腔结构提供了理论依据。     

TEA CO2激光器非对称电极系统的电场分布

 设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明：这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO₂激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。     

脉冲能量对激光推进中冲量耦合系数的影响

实验通过采用最大输出脉冲能量为100J的TEACO2激光器,研究了从13~80J的激光脉冲能量对大气呼吸模式激光推进冲量耦合系数的影响。结果表明当脉冲能量在80~24J变化时,冲量耦合系数没有明显变化,当脉冲能量下降至22J以下时,冲量耦合系数下降52%。对这一特性进行了初步的理论分析,并通过改变实验环境气体压强,对这一理论进行了验证。     

脉冲波形对冲量耦合系数的影响

为了研究TEA CO2激光输出的脉冲波形对激光推进中冲量耦合系数的影响,通过激光技术手段,改变激光混合气体比例及压强,控制激光器脉冲输出波形,将激光的脉冲宽度压缩近50%.在此基础上进行的激光推进冲量耦合系数的实验测量和数值计算结果表明,对于大气呼吸模式TEA CO2激光推进而言,在不影响工质击穿功率密度的情况下,减小脉冲前段起击穿工质作用的尖峰部分占整个脉冲能量的比例,有利于获得高的冲量耦合系数.脉冲宽度大于二维运动的特征时间时,获得的冲量耦合系数也高于脉冲宽度偏小时所获得的冲量耦合系数.     

非链式脉冲HF/DF激光的新型引发技术

为了发展一种引发脉冲HF/DF激光器的新型放电技术。采用均匀粗糙表面的阴极在注入能量密度高达200 J/L时仍可在激光介质中获得均匀稳定的体放电。优点是无需任何预电离,且对电极面型无特殊要求。针-盘电极实验表明,在非链式脉冲HF/DF激光介质中单通道放电表现为扩散均匀的辉光放电,板-板电极的体放电从粗糙阴极开始,阴极表面产生许多明亮的圆形亮点,每一个亮点随后形成一条向阳极扩散的通道,这些扩散的通道相互重叠形成了空间均匀的体放电。初步实验结果表明,采用这种技术可以实现高能、高重复频率的脉冲HF/DF激光输出。