大气压脉冲CO_2激光器的参量性能

最近已经报导由工作在大气压下脉冲放电的CO_2激光器中获得了兆瓦级峰值功率[A.J.Beaulieu LF.6.14.1970]。放电横跨于激光器,产生了高气压下激励激光器所要求的高电场强度。本文描写在一只沿管轴方向利用了60只独立电容器的1.5米长的激光管中,作为气压和放电电压函数测量了小信号增益,脉冲能量以及脉宽。增益系数每厘米为1％量级或更小些,与典型的直流激励的CO_2激光器的数值相当。峰值功率近似地按总气压的平方而增加,这是由于随着气压的增加使得脉冲能量增加和脉冲宽度减少两者所致。     

横流放电CO_2激光器气体热效应对光轴与横模的影响

本文讨论了横流放电CO_2激光器气体发热引起的折射率变化对光轴和横模的影响。计算表明,折射率变化的一阶小量会引起激光振荡轴位置和角度变化;折射率变化的二阶小量类似于轴对称放电管中的负透镜效应。这两种效应随着注入电功率、工作气压尤其是增益长度的增加而显著增大。     

二千瓦级横向电激励CO_2连续激光器

我们研制的HGL-81型CO_2激光器输出功率达2千瓦以上,连续工作时间2小时以上,输出功率稳定度小于±5％,电光转换效率大于11％。 HGL-81型CO_2激光器采用的总体技术方案是工作气体快速流动,横向电激励、高气压、多针-板自持放电。工作气压范围为50～300托。提高工作气压的好处是:激光输出功率随气压增加而增加,有利于长时间、全封闭稳定工作,工作过程中不需要补充新鲜气体,纵模稳定;气体质量流量大,气体温度低等。提高工作气压带来的主要问题是辉光放电的不稳定性。我们采用多针-板放电结构较好地解决了这个问题。     

用光电流效应研究CO_2分子00~01和10~00能级的热弛豫过程

用光电流效应,测量了放电正柱中CO_2分子振动能级00~01和10~00的热弛豫速率,研究了热弛豫速率与入射光强、放电电流、气压以及气体组分的依赖关系.求得激光介质中CO_2的热弛豫时间τ_100约0.2～0.8ms,τ_001约0.6～1.5ms.     

谱线轮廓问题的难点处理

本文通过对科研中若干实验现象的讨论,以期 帮助同学从理论和实践的结合上加深对谱线轮廓概念的理解和掌握。1)CO_2激光器增益和充气气压的关系。在低气压时(<10乇),CO_2增益与气压成正比,当气压升高时(>10乇)增益与气压无关。这主要是随着气压的增加激光介质由非均匀放宽线型变     

用光电流效应测量CO_2正柱放电中径向电子密度的分布

利用光电流效应测量了CO_2正柱放电中径向电子密度分布,发现随气压升高和电流增大,电子密度分布向管轴收缩。     

用光电流光谱技术实时测量CO(或CO_2)气体放电中的生成物CO_2(CO)的浓度

我们采用激光光电流效应实时测量了CO或CO_2混合气体放电中的生成物CO_2(CO)的浓度,观察了放电状态对电化学过程的影响,结果和已有文献用质谱仪测量的基本一致。但光电流光谱分析简便、灵敏、不需要取样,而可以连续、实时测量放电气体中组分的变化,这     

CO_2气动激光的增益和功率

本文报导一种CO_2气动激光结构的小信号增益和辐射功率的实验和理论研究,以确定增益和激光功率的最佳气体温度、压力和气体成分。激光器用二种气体混合物(CO_2—N_2—He和CO_2—N_2—H_2O),在温度800～2200°K、压力2～16大气压、以及广泛的气体成分范围条件下运转。此激光器,对增益来说最佳的气体温度大约是1500～1600°K,对功率来说,高于2200°K。发现当He或H_2O的浓度分别低于10％和1％时,气动激光器不振荡。分析了为建立增益的各种动力学过程和决定激光功率的各种激光光腔参数。估计了理论用于确定增益和功率的可能性。在大多数场合,增益理论给出了很好的定量结果,而功率理论仅给出定性的结果,得到的激光功率约2瓩。     

用扫描法研究CO_2激光横模

本文叙述一种鉴别CO_2激光束横模结构的简单方法及测量装置.我们用这种装置对放电长500毫米、管径7毫米的CO_2激光管作了实验研究.研究了放电电流、He的分压比、总气压对输出激光模式的影响,并作了初步分析.     

CO_2气动激光器的增益

本文阐述了对CO_2,N_2,He混合物连续波CO_2气动激光器增益作的实验测量和理论计算。研究的温度范围是800～2000°K,压力范围是2～16个大气压,并对整个气体混合物范围进行了研究。最佳增益温度为1600°K,氦克分子分数接近40％,CO_2克分子分数近似20％,增益与压力无关。     

横流CO_2激光器小信号增益顺流分布的解析解

本文利用一个简化模型,在推导出电子分布函数的基础上,给出了横流CO_2激光器小信号增益沿气流方向分布的近似表达式,导出了小信号增益与顺流位置、气流速度、气压、顺流电极长度、放电电流之间的关系。理论与实验基本符合。     

CO2-He-N2气体动力激光器的研究

报导了在通过膨胀冷却的含CO2的混合气体气流中,红外激光作用的实验和增益的测量。混合气体由反射的激波预热,然后使气流通过狹缝膨胀入真空。在CO2-He混合气体中获得了激光作用,而加进氮气可使增益提高。发现增益依赖于到狹缝的距离和狭缝前面的气压。     

高气压激光介质He_2~＋与N_2电荷转移速率系数的测量

本文报导采用快脉冲放电系统首次在气压１２０－６２７ｋＰａ放电余辉期对与Ｎ２电荷转移速率系数的测量。测量得到的由两体与三体速率系数组合成的有效速率系数随气压增加而线性增加，实验中未出现饱和迹象。这意味着三体反应将使总的反应速率大大加快。这个结果对发展高气压气体激光器可能起重要作用。     

脉冲予电离横流放电CO2激光器的增益特性

本文介绍了脉冲予电离用于横流放电的原理,分析了横流CO_2激光器的增益分布和在10kW横流CO_2激光器上的实验结果。     

CO_2波导激光器可调谐特性的研究

本文对CO_2波导激光器的可调谐性能进行了理论分析和实验研究.结果表明.只有在一定的条件下才能实现单一支线调谐.调谐宽度是器件的光学增益、总损耗、充气气压和配比及放电电流等参量的函数.     

一种测量CO_2激光器小信号增益的方法

测量CO_2激光器的小信号增益,通常是将被测放电管作为一支放大器,测量其放电时的输入输出光强;或者在腔内插入衰减片,测量其停振时的腔损耗。这里我们提出另一种可以方便地测量小信号增益的方法。该方法是在腔内置入一个电光晶体,由于晶体的损耗可随加在它上面的电压而连续地改变,于是便得到一种可连续调整腔内损耗的元件。改变施加在晶体上的电压,很容易测出恰好使激光振荡停止的阈值电压。然后根据内腔耦合调制的理论,也就很容易算出不同电压下由晶体引入的损耗,从而也就得到放电管的小信号增益。     

无He高速流动CO_2激光器的研究

用一个开环流动装置研究了无He混合气的放电CO_2激光输出特性,获得1400W的输出,电光效率～5％,并建立了流动条件下的分子动力学模型,分析计算了小讯号增益、气压、密度、流速、温度等参数沿流场的分布。     

气压对横流CO_2激光器输出的影响

连续输出的对流、放电、CO_2激光器小信号增益特性随介质气压(高至780Torr)变化的实验和个别较高气压(约180Torr)器件的输出实验已有较完整数据的报道,我们将每粒子电场强度E/N和模拟简化的均匀电子密度分布区宽度d取为适当的常量,计算给出了高气压条件下的输出功率、耦合度及其变化规律,但其中对于[1]文报道的实际器件在较高气压的小信号增益的检验计算,须适当调整d的数值才能与实测相近,对于放电结构与[1]、[2]相似的器件,并不满足[3]中在不同气压均取d为同一常量的简单条件,为此,本文利用[1]、[2]已公布的     

千瓦级连续CO_2激光器电子温度的自动双探针测量系统

本文提出了用Z-80微型机控制的电子温度双探针自动测量系统,给出了数据处理的软件程序。在HGL-81型2kW级CO_2激光器上对放电等离子体进行了测量。在不同电流、不同气压、不同气体混合比例、不同位置测得的平均电子温度为(1.7～3.2)eV,平均电子浓度为(0.62～1.36)×10~(11)cm~(-3),平均比电场为2.0×10~(-16)V·cm~2。     

电子束控制放电CO_2-N_2-H_2O激光器的动力学

将气体分子振动能量的弛豫方程与腔内激光强度的变率方程联立,用四阶龙格-库塔公式数值求解。计算了电子束控制放电CO_2-N_2-H_2O激光器的增益系数、激光波形、激光输出效率等。对结果进行了讨论并与实验作了比较。