采用新型激励方式的长脉冲TE CO2激光器

从预电离的角度出发,对原有长脉冲TE CO2激光器的双高压开关抽运电路进行改进,设计了新型激励电路.在新激励电路中,加入一个合适大小的电感与激光器电极部分串联,为Pulser和Sustainer放电电路所共用.实验结果表明,改进电路能够增强预电离能力和增加激光脉冲能量.在一台增益体积1.17 L、气体混合比CO2:N 2:He=12.5:13、工作气压为40 kPa的TE CO2激光器中,改进电路比原来电路增加激光出达61%.文章给出了详细实验数据并作了简单理论分析.     

基于Pulser/Sustainer技术的可调谐长脉冲TE CO2激光器

采用光栅谐振腔,对一台基于Pulser/sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究.在增益体积为1.17 L,激光混合气体体积比V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=1∶5∶19,工作气压为30 kPa条件下,实验测量了75条激光谱线的输出脉冲能量和脉冲宽度(半高全宽,FWHM),结果表明,相同的激励条件下,不同的激光波长,激光输出脉冲宽度有所不同.通过仔细观察比较四条主要谱线(9R(20),9P(20),10R(20),10P(20))的激光输出脉冲波形随放电电压、放电脉宽以及气体成分配比等的变化情况,说明基于pulser/sustainer技术激励的长脉冲可调谐TE CO2激光器的激光输出脉冲宽度随调谐波长的不同而变化.简单实验分析表明,谱线增益的变化可能是引起谱线输出脉冲宽度不同的主要原因.     

100 J侧面滑闪预电离TE CO2激光器

提出了一种新型侧面滑闪放电技术,为TE CO2激光器均匀放电提供高效、均匀的紫外预电离。采用这种技术,成功实现5.5 cm电极间距的高气压CO2均匀放电,放电截面达27.5 cm2。放电体积为5.5 cm×5 cm×90 cm的单元模块采用V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=1∶1∶4的混合气体在60 kPa的气压下,获得了53 J的激光脉冲输出,激光比输出能量达3.46×10-4J/(L.Pa)。采用简单的谐振腔,利用两个相同的单元模块串联实现了103 J的激光输出。实验表明双模块器件存在很强的激光脉冲能量增强效应,双模块串联输出的激光能量比单模块激光能量的两倍还大15%。     

气体组份和峰化电容对脉冲HF激光输出特性的影响

研究了气体组份和峰化电容对紫外光预电离脉冲HF激光器性能的影响。实验发现最佳气体混合比为SF6 C2 H6 =2 0∶1,峰化电容和主放电电容的最佳比为Cp Cs =0 3,在最佳气体混合比时 ,最大激光脉冲能量和对应的总气压随充电电压的提高而增大。另外 ,激光脉冲宽度随气压的升高而减小。得到了 4 0 0mJ的能量输出 ,脉冲峰值功率为 1 5MW ,激光能量比输出达 31 7J l·atm ,最大电光转换效率约为 2 2 %。     

基于Pulser/Sustainer技术的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器

详细研究了一台增益体积为1.17 L,采用pulser/sustainer技术激励的高重复频率长脉冲紫外预电离TE CO2激光器的运转特性.激光器最高脉冲重复频率100 Hz,输出激光脉冲半峰全宽(FWHM)约23.0μs.实验记录了稳定辉光放电与有起弧的辉光放电时激光器的放电电压/电流波形;测量得到当sustainer充电电压从12 kV到30 kV时,激光器输出脉冲能量从约0.40 J变化上升至约4.0 J,观察到在同-sustainer充电电压下,激光器输出平均功率随脉冲重复频率线性变化;监测到激光器以sustainer充电电压22 kV,重复频率100 Hz连续工作10 min时,输出平均功率仅从最大257 W下降至247 W.实验数据表明,与采用低感快脉冲放电激励相比,这种新型的长脉冲TECO2激光器具有增益开关效应小、输出动态范围大、"起弧适应性"好、输出平均功率下降慢等特点.     

高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器

为了满足激光推进、光电对抗等应用领域的需要,研制了一台高单脉冲能量高重复频率新型TEA CO2激光器。采用紫外(UV)预电离双路Ernst石墨电极串并联放电结构、超薄水冷不变形镜折叠腔、双回路直冷式封闭循环流动系统和高压大电流快脉冲开关电源等技术,解决了高功率高压电容充电、高气压大体积均匀辉光放电、高气压高速均匀流场、激光谐振腔和高脉冲能量、高重复频率脉冲激光输出等技术难题。成功研制了一台最大脉冲激光能量92 J,重复频率35 Hz,激光输出发散角1.4 mrad,脉冲能量稳定性0.8％,平均功率大于3000 W的脉冲激光器。     

长脉冲TE CO2激光器的调谐特性

采用光栅谐振腔,对基于Pulser/Sustainer 技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究。在增益体积为1.17 L,激光混合气体比CO2:N2:He＝1:5:19的条件下,比较了刻槽密度分别为80 、120 、150 line/mm的光栅在不同工作气压和激励电路条件下的激光器调谐特性,其中, 120 line/mm的光栅谐振腔可以输出75条激光谱线,4条主要谱线（9R(20)、 9P(20)、 10R(20) 、10P(20)）输出能量与采用全反铜镜的非调谐谐振腔激光器输出能量相当。深入实验研究了120 line/mm光栅谐振腔激励电路和工作气压对长脉冲TE CO2激光器调谐特性的影响。     

电引发非链式脉冲DF激光器实验研究

为获取得高能脉冲中红外激光,对两种形式的电引发非链式脉冲DF化学激光器进行了研究。通过研究紫外预电离自持放电非链式脉冲DF化学激光器的输出特性,确定了最佳气压比,实现了350 mJ的DF激光脉冲输出,激光峰值功率为1.4 MW,激光能量比输出达35 J/l.101.3 kPa,电光转换效率约为1.6%;为突破预电离条件的限制,研究了非链式脉冲DF化学激光器的自引发体放电特性,通过采用针-盘电极对放电来模拟单通道放电的过程,利用非均匀场粗糙表面阴极,在注入能量密度高达200 J/l时实现了无预电离的稳定体放电。实验结果表明,采用自引发体放电技术有望实现更高能量的中红外激光输出。     

放电激励XeF(B→X)准分子激光器的高效率运转

在一台X射线预电离的XeF(B→X)准分子激光器中,我们应用磁开关隔离的预脉冲-主脉冲放电激励电路和磁脉冲压缩技术,研究了激光输出能量和转换效率对气体组份、总气压、电路参数和延迟时间的依赖关系,激光性能获得较大改进。当放电体积为0.11L,气体混合物(NF_3/Xe/Ne)的总气压为2.5×10~5 Pa时,激光输出能量345 mJ,总效率达3％。     

紫外预电离TEA CO2激光器的实验研究

介绍了采用火花针紫外预电离高重复频率TEA CO2激光器系统的结构及其实验研究结果.该激光器的脉冲放电行为由旋转火花开关和高压脉冲触发器进行控制,并通过自动翻转电路实现对称张氏电极之间的均匀辉光放电.通过改变激光器工作气体气压、充气配比及注入能量,测量单脉冲输出能量.实验结果表明,激光器的输出能量及电光转换效率随CO2或N2充气压改变存在最佳点,最佳点与注入能量有关.输出能量及电光转换效率与总充气压呈线性关系.该激光器在单脉冲放电条件下比在高重复频率时能够注入更多的能量和充入更高的气压,脉冲能量最大输出可达53J以上,经过进一步地参数优化,该激光器最高的电光转换效率达到17%以上.     

LONGITUDINAL DISCH.CO_2 LASER WITH PULSED PRE-IONIZATION

A novel pre-ionization scheme of helical transverse-puled pre-ionization in a lon-gitudinal discharge CO_2 laser is presented. The laser tube is made of glass with inner diameterof 7.5mm and discharge length of 50cm. The laser performance characteristics as functions ofparameters,such as pressure, charging capacitance and applied voltage, are investigated.Com-pared with the same laser structure without pre-ionization,the maximum pulse energy improves     

工作条件对TEA序列带CO2激光器输出的影响

选择主放电电容器容量、电压、混合气配气比和预电离条件等对ＴＥＡＣＯ２序列带激光输出随注入能量变化的特性进行了研究。采取有效的能量注入,获得了好的输出结果。     

单级静态高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG固体激光器

报道了采用对称平面平行腔结构实现单级静态输出30 kW高峰值功率灯抽运Nd∶YAG固体激光器的研究结果。从速率方程出发,推导出脉冲Nd∶YAG固体激光器的单脉冲能量表达式,模拟出输出镜最佳透过率及最大输出能量。通过实验选取激光器工作的最佳参数,研制出一台高峰值功率灯抽运脉冲Nd∶YAG激光器,理论模拟和最佳实验结果基本一致。激光器在最大输入电压为800 V,脉宽为2 ms时,输出最大单脉冲能量60 J,最大峰值功率30 kW,光束质量M2为5.9,总体电光转换效率3.3%。在最大输入电压为800 V,脉宽为1.5 ms时最大平均功率405 W。采用该激光器切割6 mm低碳钢和4 mm不锈钢,在脉宽为2 ms,频率为6 Hz,峰值功率为30 kW时,切割4 mm不锈钢速度为1 mm/s,切割6 mm低碳钢速度为1.5~2 mm/s。     

LONGITUDINAL DISCH．CO2 LASER WITH PULSED PRE—IONIZATION

A novel pre-iolization scheme of helical transverse-prlsed pre-ionization in a lon-gitudinal discharge CO2 laser is presented.The laser tube is made of glass with inner diameter of 7.5mm and discharge length of 50cm .The laser performance characteristics as functions of parameters,such as pressure,charging capacitance and applied voltage,are investigated.Com-pared with the same laser structure without pre-ionization ,the maximum pulse energy improves by 23%,the optimum electro-optical efficiency increases by 30%,and the specific output energy reaches 26 J/(L-atm).     

端面泵浦Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器

报道了一种激光二极管端面抽运的Yb∶YAG表层掺杂陶瓷板条激光器,研究了其激光输出特性。建立了Yb∶YAG陶瓷表层掺杂板条激光输出模型,理论分析了Yb∶YAG陶瓷板条的输出能力。在谐振腔实验中,采用2 Hz低重频、抽运脉宽为1 ms的激光进行双端端面抽运。单脉冲总能量达到10 J时,获得了3.035 J的单脉冲激光输出,其光光转换效率为30.4%,最大斜率效率为42.0%。