流场均匀性对重频HF激光能量稳定输出的影响

放电引发重频HF/DF激光器具有的波长和功率优势使其成为当前中红外激光技术研究的热点之一。介绍了在利用紫外预电离横向放电结构建立的放电引发重频HF激光装置上,通过对气体循环系统增益区流场结构分析和注入管道结构的优化设计开展的重频能量稳定输出实验研究。实验结果表明,通过管道结构的优化设计,放电增益区流场均匀性得到明显改善,气体置换的最低流速达到6.5 m/s,激光器稳定运行频率由60 Hz提高到100 Hz,且稳定体放电的单位体积放电沉积能量由1.6 J/(mlatm)(1 atm=1.013105 Pa)提高到2.0 J/(mlatm),激光平均功率达到40 W。     

大面积均匀电子束产生实验研究

 在电子束泵浦气体激光实验中,大面积均匀电子束是获得高效能激光输出的必要条件。介绍了利用SPG-200脉冲功率源产生大面积均匀电子束的实验。SPG-200是基于SOS的全固态重复频率脉冲功率源,其开路电压大于350 kV。用于产生电子束的真空二极管阴极长294 mm,宽24 mm,两端均为半径为12 mm的半圆,栅网平面为阳极面,两者之间的距离在0~49 mm可调,阴极发射的电子束通过用于隔离激光气室和二极管真空室的压力膜及其支撑栅网引出。分别以石墨和天鹅绒为阴极材料,获得了大面积电子束输出,给出了二极管参数的测量结果,并对电子束发射均匀性进行了诊断。实验结果表明：在阴极材料为石墨、阴阳极间隙为5~9 mm时,二极管电压为240~280 kV,二极管电流为0.7~1.8 kA,输出的电子束很不均匀;在阴极材料为天鹅绒、阴阳极间隙为31~46 mm时,二极管电压为200~250 kV,二极管电流为1.5~1.7 kA,输出的电子束均匀性较好。     

放电引发的非链式高功率重复频率HF/DF激光器

高功率重频HF/DF激光因其具有的波长和功率优势成为当前中红外激光技术发展的热点之一。介绍了利用紫外预电离横向放电结构和工作气体循环系统建立的放电引发高功率重频HF/DF激光装置。在对激光工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性研究的基础上,开展了强电负性气体的重频均匀体放电技术和气体快速循环置换技术研究,解决了泵浦源重频放电能量在气体介质中的有效沉积和提取问题,实现了激光器50 Hz的重频稳定运行和能量稳定输出,HF激光的平均功率达到28 W,脉宽100 ns,峰值功率5.6 MW。     

用于HF激光器的气体火花开关特性研究

气体火花开关是放电激励脉冲HF激光器的关键部件之一,其性能直接影响激光器的正常运转。本文介绍了气体火花开关的设计,并对其静态自击穿特性和动态触发特性进行了实验研究。实验结果表明:在开关工作气压为0.1~0.4 MPa情况下,静态自击穿电压约10~30 kV,且稳定性较好;在触发电压前沿约20 ns,幅值约45 kV的情况下,欠压比大于80%时,开关时延小于120 ns,开关抖动小于6 ns;开关具有较大的工作范围,约为55%~60%。开关用于放电激励脉冲HF激光器,实现了激光器稳定运行。     

电子束激励氟化氢激光实验研究

介绍了利用SPG-200脉冲功率源产生电子束激励氟化氢激光的实验研究情况。重点介绍了实验装置的结构及主要性能指标,给出了不同气体混合比例和不同气压条件下激光输出特性的测量结果,并对实验结果进行了分析。在二极管电压约为190kV,二极管电流约为1.9kA,气体混合比例为C2H6∶SF6=0.35∶10,气室气压为30kPa的条件下,获得了稳定的激光输出。谐振腔为平凹腔时,最大输出能量4.55mJ;谐振腔为平行平面腔时,最大输出能量5.22mJ。     

虚拟仪器技术在篮绿激光器上的运用

将以PC为基础,使用PCI和USB总线的数据采集卡为硬件,labview软件编写的操作面板等组成的虚拟仪器技术运用于蓝绿激光器的状态监测中,对于保持气室中工作气体XeF2浓度的稳定性,提高激光器在重频运行过程中对光电信号的数据处理效率,减少手工操作内容,增强激光器的自动化水平,具有重要的作用。     

非链式脉冲HF激光器激光介质净化技术

反应产物基态HF分子对激态HF分子的碰撞弛豫是导致非链式脉冲HF激光器激光能量快速下降的重要原因.为解决该问题,理论分析了3A型分子筛去除基态HF分子的可行性,并开展了实验研究.实验结果表明,在不采用任何激光介质净化技术情况下,激光器重复频率50 Hz出光20s的激光能量下降率高达52%,无法满足高功率重频HF/DF激光器的应用需求.在激光器循环管道中增加3A型分子筛吸附单元之后,激光器连续10余次重复频率50 Hz出光20s的激光能量下降率小于15%,其中首次出光能量下降率仅为7.2%,提高了激光能量稳定性且延长了激光介质使用寿命.3A型分子筛不仅对基态HF分子具有良好吸附效果,而且具有再生活化功能,有望取代非链式脉冲HF激光器激光介质净化技术中常用的化学吸附法.     

放电激励重复频率非链式HF激光器

 利用紫外预电离横向放电和气体循环结构建立了一套放电激励重复频率HF激光装置。研究了激光器工作介质SF6/C2H6混合气体放电特性和激光输出特性,获得激光器单次运行的最佳输出参数;通过对激光器重复频率运行时不同气体流速、充电电压与气体总压条件下的放电状态和输出能量的比较,分析了激光器重复频率稳定运行的必要条件。结果表明：所研制的激光器最大单脉冲能量0.6 J,峰值功率3 MW,电光转换效率2.4%;当混合气体工作介质以3.5 m/s的流速循环时,激光器稳定运行的最高工作频率可达50 Hz,脉冲输出能量稳定在0.26 J,平均功率达到13 W。     

部分相干源实验研究

在无阶梯诱导空间非相干光束平滑技术中,用作前端的部分相干源是重要的组成部分。介绍了利用准分子激光进行的部分相干源实验,发现聚四氟乙烯是一种较理想的散射材料。研究了聚四氟乙烯散射源对光束的散射性能,给出了光束均匀性、空间相干性和能量转换效率等参数。     

部分相干源实验研究

 在无阶梯诱导空间非相干光束平滑技术中，用作前端的部分相干源是重要的组成部分。介绍了利用准分子激光进行的部分相干源实验，发现聚四氟乙烯是一种较理想的散射材料。研究了聚四氟乙烯散射源对光束的散射性能，给出了光束均匀性、空间相干性和能量转换效率等参数。