紫外预电离TEA CO2激光器放电过程的数值模拟

建立了一数值模型模拟紫外预电离TEACO2激光器的放电过程。结合放电电路分析了激光器的动态放电过程,综合考虑了气体放电中所发生的电离、吸附、复合等粒子反应,得到了电子密度、放电电流及放电电压随时间变化的波形,并将模拟结果与实验结果进行了对比。此外,还模拟并分析了放电回路中部分参量对放电特性的影响,获得了有利于激光器稳定放电的条件。     

脉冲HF激光器预电离设计及效果评估

气体介质稳定体放电是放电激励气体激光器高效输出的基础和前提,预电离是实现高压气体介质稳定体放电的有效技术途径之一。基于放电激励脉冲HF激光器电气结构总体设计要求设计了结构紧凑的紫外光自动预电离装置, 并对其在气体介质中预电离产生的初始电子数密度进行了数值模拟。模拟结果表明:在整个放电区域内初始电子数密度均在109/cm3左右,满足介质体放电要求。通过激光器能量输出实验评估了预电离效果,对SF6和H2混合气体介质,在充电电压较低时,输出能量有数倍的提高;对SF6和C2H6混合气体介质,在充电电压20 kV时激光器输出能量由200 mJ提高至297 mJ,提高了近50%。实验结果表明:该预电离装置对改善激光器能量输出特性有明显效果。     

模拟N2-氧碘化学激光器混合气体脉冲放电实验研究

模拟N2-氧碘化学激光器(COIL)混合气体对O2-N2-CH3I混合气体进行了脉冲放电实验研究,对混合气体的放电波形、注入能量及放电均匀性进行了探索,得到一些实验结果和实验规律.     

金属蒸气激光脉冲放电电路的模拟比较

通过对脉冲放电金属蒸气激光放电管等离子体电阻和闸流管的开关特性的实验测量和数学拟合,给出了两者阻抗随时间变化的指数关系式,进而模拟并测量了谐振倍压电路和Blumlein电路的放电脉冲波形以及闸流管开关时间对放电特性的影响,得到了和实测波形相一致的理论模拟结果。表明,这种模拟方法对激光器实现高效脉冲放电起到辅助设计的作用。     

高功率高重频TEA CO2激光器激光放电腔技术

介绍了高功率、高重频TEA CO2激光器激光放电腔的放电电路、结构及特点,针对该系统的性能实施了合理的技术设想及研究方法。在分析高功率TEA激光器技术基础上,讨论了TEA CO2激光器激光放电腔的基本机理。该系统由多只具有储能充、放电功能的陶瓷电容,通过低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离装置向激光器高能放电腔注入电能,获得高重复频率脉冲和高能量脉冲,经光学谐振腔窗口输出高功率激光。描述了储能充放电路、高压快脉冲、低阻抗匹配传输线、放电电极和紫外光预电离等技术的具体应用。     

射频激励平板CO2激光器放电机理的理论研究

本文以气体放电理论为基础，利用简化模型推导出射频激励平板CO2激光器气体放电击穿电压的数学关系式，指出影响激光气体放电击穿的几个物理参量。通过对激光气体放电进行数值模拟，得出放电等离子体电压－电流密度特性曲线，讨论了影响该曲线的物理因素，描述了放电等离子体的物理结构模型。把理论结论与相关实验测试结果比较，二者符合一致。     

高功率轴快流CO2激光器气体循环系统的研究进展

为将高功率轴快流CO2激光器放电过程中产生的大量热最带走,保持放电区气体温度接近常温,更利于激光器稳定运行,对于气体循环系统的优化设计至关重要.先就其气体循环系统组成及重要性进行阐述,后对其各个组成方面的研究发展进行综述,并对已有的模型建立以及数值模拟的发展进行综述,并运用计算流体动力学方法对气体流场进行数值模拟,通过对模拟结果分析得到对气体循环系统进行优化设计的方向,最后对课题组已经进行的一些工作进行阐述.     

放电管径和放电气压对CO2激光器功率的影响

轴快流CO2激光器由于其较高的光束质量以及高功率,在现代加工中的作用日益突出。提出了通过优化放电管管径以及放电气压的途径达到提高激光器的输出功率的目的。分析了放电管径和放电气压对激光器功率的影响以及原因。优化后,激光器的输出功率由293 W提高至372 W,功率提高了27％,对提高激光器功率的研究具有一定的意义。     

自持体放电的发射光谱研究

自持体放电又称大气压脉冲放电或脉冲辉光放电,是一种利用微秒-亚微秒量级脉冲在大气压下获得大体积等离子体的放电形式。为了测量自持体放电过程中气体温度的演化,采用光谱拟合的方法,对氮分子第二正带光谱进行了理论分析。并对两套横向激励大气压(TEA)气体激光器放电系统(准分子放电腔快放电系统,TEA CO2激光器放电腔慢放电系统)的等离子体时域分辨分子光谱进行了测量,并拟合了气体转动温度,取得了两种不同放电结构放电过程中气体温度演化的数据。结果表明,准分子放电腔快放电过程中总的能量注入密度为1.3105J/m3时,温度升高92K,TEA CO2激光器放电腔慢放电过程中总的能量注入密度为7104J/m3时,温度升高约50K,两套系统温度升高比对应于总的注入能量密度比。这一结果对研究自持体放电机理提高放电稳定性是有帮助的。     

百瓦级横流CO2激光器的放电实验研究

采用独创的约束放电激励方法,研制了一台百瓦级横流CO2激光器,激光器总体技术方案为气体横向流动,纵向约束放电.并进行了激光器伏安特性实验,注入放电功率达2440W.     

脉冲预电离高频放电板条CO2激光器

本文提出了一种脉冲预电离的高频放电扩散冷却板条CO2 激光器 ,实现了非常均匀的大面积矩形截面放电并获得了激光输出     

管板式横流10kWCO_2激光器的实验研究

本文叙述一台具有重复脉冲辅助放电的横向流动连续CO_2激光器。实验研究了放电特性,并给出激光器增益和输出功率的实验和计算结果。激光器最大输出功率12600W。在输出功率10200W条件下一次充气连续运行超过8h,功率不稳定度±1.5％。     

平板宽波导激光器直流放电特性研究

研究了平板宽波导激光器的直流放电特性和放电区内的气体温度分布。实验和理论分析表明,在给定放电区内最大气体温升的情况下．放电区内所允许的最大注入功率与放电面积成正比,即在直流电激励下平板宽波导激光器具有功率“面积放大”功能。从而为中、大功率ＣＯ２激光器小型化研究提供了新的途径。     

毛细管放电激励类氖-氩离子X光激光研究

以类氖 氩离子跃迁线为例 ,应用一维的Lagrangian程序———XDCH研究了毛细管放电碰撞机制激励软X光激光的物理机制 ;对等离子体的Z 箍缩过程和 46 9nm谱线产生增益的条件进行了讨论 ;并分析了毛细管放电装置中产生软X激光的可能性。     

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     

火花放电辅助下激光破坏材料的研究

分析了直流火花放电辅助下激光破坏金属和绝缘体的机理,介绍了有关实验方案和结果.研究表明,在适当的直流火花放电辅助下,激光对材料的破坏作用大大增强,这种方法可望在激光加工技术中得到有效的应用.     

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).     

准分子激光放电回路的研究

对高压放电泵浦的准分子激光放电回路进行了探讨。运用等效电路方法，给出了准分子激光工作气体在击穿放电前后的电路变化规律，同时分析了能量转移效率与回路参数之间的关系，这为设计高效率和稳定可靠的准分子放电回路提供了理论上的参考依据。