直接激射中红外固体激光器研究进展北大核心CSCD

3~5μm波段中红外激光在遥感、通讯、气体检测、医疗等领域有着广泛的应用前景。直接激射固体激光器具有原理简单、结构轻巧等优势,是3~5μm波段中红外激光产生的重要手段。目前,这类激光器按照增益介质分类可划分为基于Er^(3+)、Ho^(3+)、Dy^(3+)、Pr^(3+)等稀土离子掺杂的固体激光器以及以Fe∶ZnSe为代表的过渡金属离子掺杂的固体激光器。本文分别介绍这两类直接激射固体激光器近些年来的研究进展,并对它们的技术路线以及发展前景进行总结。     

巩义市农村饮水安全工程存在的问题及解决办法

巩义市近几年在农村饮水安全工程建设中,取得了巨大的成就,极大地改善了农村居民的饮水条件和生活水平,促进了农村经济的发展。但也存在一些问题,对农村居民饮水安全产生了一些影响。为使巩义市的农村饮水安全工程建设能够健康持续的发展,针对存在的具体问题,提出了解决问题的思路和办法。     

多氢酸酸化反应特征及动力学

利用自制多氢酸液XS-1进行静态岩粉溶蚀与岩心流动实验,通过SEM、ICP等实验考察了多氢酸的缓速性与预防二次沉淀性能,并研究了多氢酸与岩心反应动力学特性。结果表明,XS-1多氢酸液具有良好的缓速与预防二次沉淀性能,反应后残酸的极限浓度为0.296 1 mol/L,酸液有效作用时间为6~7 h。在该多氢酸体系下岩心渗透率提高至4.15倍,在此条件下以酸岩反应动力学参数模型建立动力学方程,反应速率比同条件下普通酸液小,进一步证明多氢酸具有一定的缓速性。     

等离子体电极普克尔盒退偏损耗分析

通过对普克尔盒由于定向失误以及应力变形在静态及施加半波电压情况下引起的退偏损耗分析和计算,提出了等离子体电极普克尔盒中开关晶体的加工、装校要求以及半波电压平顶起伏指标;在静态条件下,利用研制的等离子体电极普克尔盒对普克尔盒晶体光轴与光束传播方向在不同夹角下的退偏损耗进行了测量.实验结果与计算结果基本相符.     

热管冷却技术在Yb:YAG激光放大器中的应用

为克服水流冷却在固体激光热管理中结构复杂、稳定性差、能耗大等缺点,设计了热管冷却的Yb:YAG激光放大器.分别通过理论和实验验证了热管冷却技术的可行性.首先,建立了三维、瞬态的有限元模型,模拟结果表明,对于6 kW、1.2 ms的泵浦能量,1 Hz重频下的热管冷却和水流冷却散热能力接近;其次,实验测量了Yb:YAG放大器的输出能量,两种冷却方式在1Hz下的输出能量基本相同,热管冷却的能量稳定性更好.通过优化热管参数,放大器的工作频率、输出功率得到进一步提高.     

等离子体电极普克尔盒的并联驱动

高功率大型惯性约束聚变(ICF)激光驱动器大多采用等离子体电极普克尔盒(PEPC)抑制多程放大器的自激振荡和隔离反激光。采用并联驱动技术有利于实现等离子体电极普克尔盒电光开关小型化和降低成本，并可提高激光系统可靠性和稳定性。等离子体电极普克尔盒的并联驱动包括等离子体电极的并联驱动和普克尔盒充电的并联驱动。分析了等离子体电极电光开关并联驱动的途径和问题，通过采用电阻隔离和二极管退耦措施实现了预电离并联驱动，进而实现了等离子体电极的同步驱动；通过调节开关脉冲发生器输出波形及传输电缆长度，可实现普克尔盒充电的并联驱动，并给出了实验结果。     

基于信息熵的DNA免疫遗传算法

针对标准遗传算法在优化应用中遇到的诸如局部搜索能力差、计算量大、对较大搜索空间适应能力差和早熟收敛等问题,该文通过将免疫算法引入到遗传算法中,利用免疫算法的免疫记忆、自我调节和多样性保持功能弥补其不足,提出了一种基于信息熵的DNA免疫遗传算法.该算法采用DNA链对抗体进行编码,利用信息熵来表示抗体间的亲和度及浓度,并提出了一种新的评估指标--聚合亲和度,有效地实现了抗体群的自我调节和多样性保持策略.最后,利用典型测试函数验证了本文方法的有效性.     

高能重复频率运转条件下等离子体普克尔盒热效应及其控制理论分析

在高能重复频率运转的激光系统中,用作激光隔离、多程放大控制的关键单元普克尔盒遇到了通光口径限制与热效应的双重挑战。采用等离子体电极技术将普克尔盒定标到大口径,通过选择吸收系数小且通光方向薄的KD*P作为电光晶体以减少对激光的吸收,并在此基础上数值分析了等离子体普克尔盒的热效应。提出了端面传导冷却电光晶体的热管理方法,并进行优化设计。数值模拟结果显示,采用单块白宝石传导冷却2块KD*P,普克尔盒的驱动电压可降低至27 kV。在平均功率密度35 W/cm2的激光持续辐照下,端面传导冷却的40 mm×40 mm口径等离子体普克尔盒全口径内最大退偏损耗为0.22%,波前峰谷(PV)值为0.60λ。     

混合掺杂Cr~(4+),Yb:YAG晶体储能特性的数值模拟

借助于Cr4+,Yb:YAG激光放大器抽运动力学模型,在浓度(原子数分数)厚度(mm)积为15%.mm、抽运功率密度为20 kW/cm2的情况下,对不同口径、不同掺杂浓度的Cr4+,Yb:YAG晶体放大器中的储能进行了模拟计算。计算表明,在不掺入Cr4+的Yb:YAG晶体中,随着Yb3+浓度的增加(横向尺寸不变)和横向尺寸的增加(浓度不变),最终获得的储能密度反而减小。但在混合掺入Cr4+后,放大器中的储能将受到Cr4+浓度的影响,在Yb3+的浓度和横向尺寸一定情况下,放大器中的最大储能随Cr4+的增加将先增加,后减小,即:在一定情况下,为了获得放大器中最大的储能,掺入的Cr4+离子浓度有一优化值,这一优化值将由Yb3+离子浓度和介质的横向尺寸确定。     

薄膜电极重频电光开关的热管理

透明导电薄膜作电极的普克尔盒电光开关是新一代重频激光驱动系统的理想单元。高重频会在电光晶体内产生热沉积,引起弹光效应,热光效应和晶体形变,使透射光束的波前产生畸变。针对能量千焦耳级,重复频率16 Hz率的激光系统,对薄膜电极普克尔盒采用液冷技术进行热管理;建立普克尔盒的热分析模型,利用有限元算法,分别研究晶体厚度和换热系数对波前畸变的影响,得到晶体厚度的最优值。并模拟了开关晶体上的温度分布、应力分布和机械形变,分析热光效应、机械形变和弹光效应对光束波前和退偏损耗的影响,结合波前畸变和退偏损耗的要求得到优化的参数。