基于环柱型增益发生器的HF化学激光器首次出光

2010年12月23日,由国防科学技术大学光电科学与工程学院高能激光技术教研室设计的基于环柱型增益发生器的HF化学激光器首次出光实验成功。实验中各输入气流的质量流量定为设计值,光孔中心所在圆弧半径为191 mm,通光孔径30 mm,     

DF/HF化学激光器高振动态基频谱线机理分析

在采用冷泵浦反应体系的DF/HF化学激光器中多次观察到了DF分子4-3振动能级跃迁的谱线以及HF分子3-2振动能级跃迁的谱线.给出了几幅典型的光谱图,并理论计算了高振动态基频谱线的增益曲线.实验和理论分析显示,上述高振动态基频谱线并非直接产生于冷泵浦反应,F原子复合和热泵浦反应起到了重要作用.最后讨论了热泵浦反应和链泵浦反应对采用冷泵浦反应DF/HF激光器输出光谱、增益及增益区长度的影响.     

连续波 DF/HF化学激光器收缩段氦气膜注入式新型喷管的理论研究

连续波(CW )DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子,这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素.尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位.通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不甚明显.结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层,隔离氟原子气流与喷管壁面,实现降低氟原子损耗的目的,同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀.数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率.但注入的氦气将占据部分气流通道,影响主气流在喷管中的传输.在主气流属性保持不变的情况下,喷管出口平面(NEP)上氟原子绝对流率将下降.针对引入的不足,提出了几种改进方案.     

用于化学激光器上的智能数据采集系统

原有的化学激光器测控系统不仅外形庞大,而且数据采集不便、精度不高,采集点添加困难。为此,设计了一种基于PIC单片机的智能数据采集系统,主要由远程控制系统和数据采集模块组成。其能够远程控制激光器上各采集模块的运行,实时采集与存储压力或温度数据,并将数据无线传输到控制系统上。采集模块自带电源,模块化设计,扩展性强,可直接与传感器相连无需修改,最多可扩展65535个。系统主要用于化学激光器中的压力测量,同时还适用于工业控制、科学研究等需要大量传感器的地方。     

CW DF/HF化学激光器性能与流场参数的相互关系

从增益系数、输出功率、激光效率的基本公式出发 ,得到了CWDF HF化学激光器性能对光腔中F和D2 H2反应区流场参数的依赖关系。利用数值模拟结果对该关系进行了验证。给出了提高CWDF HF化学激光器性能的F和D2 H2 反应区流场参数要求 ,为CWDF HF化学激光器喷管设计提供了依据     

中小功率化学激光器气体流量的测量研究

对中小功率化学激光器气体供给系统的质量流量标定和控制进行了研究。研究发现对于喉道直径较小的文丘里管,通过标定流出系数的方法不能获得其实际的质量流量。提出了测量小流量文丘里管实际质量流量的修正方法,运用此方法测量了以氮气为气源的文丘里管的质量流量,并验证了对于通以其它气体的质量流量,可以通过以氮气测量的质量流量换算获得。此方法具有经济、安全、精度高等优点。     

射流式碳化硅水冷镜数值模拟

将射流水冷技术应用到高能激光器反射镜的冷却中,设计了射流式碳化硅水冷镜。利用通用有限元分析软件ANSYS的流体分析模块FLOTRAN,建立了流体对流换热系数和压力计算的二维模型,在验证模型可靠性的基础上计算了一定参数下的换热系数和压力分布。利用ANSYS中的多物理场分析模块,建立了水冷镜形变计算的三维模型,计算了相应的镜体温度和形变分布,比较了不同材料和不同类型水冷镜的性能。计算结果表明,射流式碳化硅水冷镜可以获得很小的镜面形变,同时具有结构简单、冷却均匀性好、抗压性好等优点,在高能激光器中具有较广阔的应用前景。     

中、远红外双波段激光器的性能优化

对两根放电管驱动的中、远红外双波段(3～5 μm & 8～12 μm)激光器的输出镜透过率、输出窗口等器件与参数进行了优化, 试验获得了25.5 W的中、远红外双波段激光输出, 两个单波段的输出功率均大于10 W, 中红外波段DF激光为TEM00模, 远红外波段CO2激光为TEM20模.利用Φ8 mm光阑对双波段激光器的横模进行了选择, 试验获得了15.4 W的TEM00基横模双波段激光输出.为红外双/多波段探测器阵列及相关系统的应用研究提供了激光光源.     

连续波超音速氧碘激光器小信号增益数值模拟研究

氧碘激光器是目前波长最短的化学激光器,受到了人们的普遍关注,近年来发展迅速.氧碘激光器的研究涉及气动力学、化学反应动力学和高能激光物理等众多学科.作者曾采用预混模型,对氧碘激光器的光腔流场和小信号增益进行了数值模拟,研究了不同化学配比条件对光腔流场和小信号增益的影响.本文在此研究基础上,根据氧碘激光器的实际混合过程,建立二维数值模拟模型,对氧碘激光器的光腔流场和小信号增益进行了计算,比较了两种混合模型对计算结果的影响,研究了不同化学配比条件对计算结果的影响.(PC2)     

连续波DF/HF化学激光器起动问题研究

为研究连续波DF/HF化学激光器的起动问题,建立了超声速风洞的一维理论模型,得出了超声速风洞的起动压力,并建立了一套实验装置,进行了超声速风洞起动实验,得到了与理论较为一致的实验结果,并分析了理论与实验结果差异的原因.