等离子体开关在TEA CO2激光倍频中的应用

简要分析了脉冲整形对于TEA CO2激光倍频实验的重要性和必要性。目前，获得短脉冲的激光脉冲整形技术中，等离子体开关结构简单，而且脉冲整形效果好，是获得高质量短脉冲比较好的方法。设计了利用激光触发气体击穿产生等离子体的方式进行脉冲整形的等离子体开关，并利用电磁波在等离子体中的反射和传播对其工作原理进行了说明。利用自行研制的等离子体开关进行了TEA CO2激光脉冲整形实验，将主峰半高全宽(FWHM)60 ns，带有长达数百纳秒的氮气拖尾的TEA CO2激光脉冲斩去拖尾、整形，得到了FWHM 30 ns的窄脉冲。在双块AgGaSe2晶体(长分别为11．7mm和19．5mm)倍频实验光路图中加入等离子体开关所得倍频转换效率达12．9％，比起未加等离子体开关时最高转换效率2％有明显的增加。     

采用小孔等离子体开关实现TE CO2激光窄脉冲整形

典型的TE CO2激光脉冲,通常由高功率窄脉冲（100 ns）和低功率长拖尾部分（3~5 s）组成。采用一种简单的小孔等离子体开关技术可以实现对低功率长拖尾部分的有效吸收和散射,保留需要的高功率窄脉冲前沿部分,达到激光脉冲压缩和整形目的。详细研究了小孔位于不同离焦距离时整形激光脉冲波形的变化,获得了整形激光脉宽、能量与离焦距离的变化关系,实现了50~110 ns的窄脉冲CO2激光输出。进一步研究发现,小孔等离子体开关的使用寿命主要由激光脉冲能量、重复频率、整形脉冲宽度决定。通过该技术实现的窄脉冲CO2激光可以用于极紫外光刻等离子体光源、激光雷达等领域的研究。     

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。     

基于光纤激光组束的激光推进技术

介绍了激光推进技术的原理及其优势,重点分析了激光推进光源的选择.光纤激光器通过激光组束技术可达到10 kW量级的输出功率,并且具有传统TEA脉冲CO2激光器不可比拟的优势,是激光推进光源的理想选择.     

超短脉冲增益开关半导体激光系统研究进展

由增益开关半导体激光器和相应的注入锁定技术、脉冲压缩与整形技术、脉冲放大技术组成的激光系统可以产生高质量的皮秒级脉冲输出。近些年,相关技术领域新的研究进展使其产生的超短脉冲激光具有更高的输出功率、更窄的脉宽、更高的脉冲质量以及更灵活的可调谐性能,并因而得到更广泛的应用。对几方面技术最新的研究进展做了综述,总结了超短脉冲增益开关半导体激光系统的新应用,为其将来的研究提供参考。     

采用独特的预电离脉冲群开关技术实现高平均功率重复脉冲CO2激光输出

利用脉冲预电离横流CO2激光器独特的电极结构,采用脉冲群开关技术,首次实现了5 kW量级脉冲激光输出.其电极为脉冲预电离管-条电极,具有密封性好、结构简单、注入功率大以及造价低廉等优点.脉冲群预电离开关技术实现高平均功率脉冲输出的优点在于:采用仅仅几百瓦平均功率的脉冲电源来控制几十千瓦乃至更大的直流注入功率,达到高功率脉冲CO2激光输出.这种方法大大降低了电源成本以及技术上制作的复杂性.(OC6)     

横向激励大气压(TEA)CO2激光测距机的脉冲编码调制

调制TEA CO2激光脉冲的尾部,TEA CO2激光测距机就可用作测距和传递信息。CO2激光测距机的这种多用性是由电光调制器进行脉冲编码调制来实现的。在双程结构中用CdTe晶体普克耳盒产生一系列重复频率为5兆赫、脉宽为100毫微秒的光脉冲。     

脉冲波形对冲量耦合系数的影响

为了研究TEA CO2激光输出的脉冲波形对激光推进中冲量耦合系数的影响,通过激光技术手段,改变激光混合气体比例及压强,控制激光器脉冲输出波形,将激光的脉冲宽度压缩近50%.在此基础上进行的激光推进冲量耦合系数的实验测量和数值计算结果表明,对于大气呼吸模式TEA CO2激光推进而言,在不影响工质击穿功率密度的情况下,减小脉冲前段起击穿工质作用的尖峰部分占整个脉冲能量的比例,有利于获得高的冲量耦合系数.脉冲宽度大于二维运动的特征时间时,获得的冲量耦合系数也高于脉冲宽度偏小时所获得的冲量耦合系数.     

用于同时测量距离和速度的脉冲CO2激光外差雷达

由一个TEA CO2激光发射器和一个连续波CO2激光本机振荡器组成的外差CO2激光装置,附有快速数据处理系统,可用于同时测量实际目标的距离和速度.研究了该装置的基本性质和测量距离的精度.而且对无脉冲振荡,但含有全部外差检测优点的外差装置也进行了实验,     

电光调Q CO2脉冲激光的动力学分析

在实验室前期工作的基础上,应用CO2激光器动力学的六温度模型进一步对于Q开关CO2激光器动力学过程进行分析,计算了气体平均温度和激光器等效腔长的变化导致的激光工作谱线频率偏离增益曲线中心对调Q激光脉冲峰值功率、脉冲建立时间和脉冲宽度的影响.目的是为了能够使电光调Q射光器波导CO2激光器应用于外场环境工作打下基础.     

GW大功率CO_2激光系统

本文报道新研制成功的GW大功率激光系统。使用双普克尔盒电光开关从混合型CO_2激光振荡器中削出的激光窄脉冲通过一台三节双光程TEA CO_2激光前置放大器和一台两节TEACO_2激光前置放大器、一台大口径TEA CO_2激光放大器,最后通过一台电子束控制CO_2激光放大器放大后输出。激光输出功率高达3.2×10~9W,脉宽为4ns。     

红外10.6微米双普克尔盒电光开关的研制和工作性能

本文描述了口径11×12mm~2红外双普克尔盒电光开关的结构及制作工艺,测量了工作性能.用它可有效地选出锁模TEACO_2激光单脉冲,用混合型单纵模TEACO_2激光器输出作削波时,所得脉冲前沿小于1ns.     

TEA CO_2激光光电转换效应研究

用TEA CO_2激光脉冲聚焦在真空池中的金属靶上,激光产生等离子体的反向喷射会在器壁和金属靶之间产生电压脉冲.实验研究了光束聚焦情况和真空度对光电转换效应的影响.当峰值功率密度为1.4×10~9瓦/厘米~2时,最大脉冲输出电压为300伏,总体效率为0.01%.采用二个分离的收集极可以测量等离子体的膨胀速度.     

光栅选线TEA CO2激光快速调谐实验研究

研制了一种新型的采用直驱交流伺服电机的光栅选线TEA CO2激光器快速调谐系统,进行了一系列实验研究,包括系统调试实验、单脉冲运转调谐实验和快速调谐实验。实验共得到85条调谐输出谱线，单脉冲能量超过10 J的有18条谱线；在动态快速触发情况下，分别在60 ms和20 ms内实现了整个CO2激光光谱范围任意两条谱线和同一个跃迁带内相邻两条谱线的快速调谐输出。该方法可应用于高功率、大范围可调谐TEA CO2激光器的快速调谐，对高功率高重复频率可调谐TEA CO2激光器研制中的快速调谐输出设计具有较高的参考价值。     

光栅选频单纵模35MW TEACO_2激光系统

本文报道了光栅调频单纵模TEA CO_2激光系统,它由混合型TEA CO_2振荡器和二台TEA CO_2放大器组成,得到脉冲输出能量4.2J,脉宽120ns,功率35MW,可调谱线81条。     

采用扫描振镜方式的快调谐TEA CO2激光器

为了研制适用于激光差分吸收雷达(DIAL)的可调谐横向激励大气压(TEA)CO2激光器,利用六温度模型速率方程理论,分析了TEA CO2激光器的动力学特性,计算了激光器的各种输出特性.设计研制了一台高重复频率快调谐TEA CO2激光器,采用共振扫描镜扫描固定光栅的方案实现了激光的快调谐输出.当激光器高重复频率运转时,得到弱支谱线如10P(42)~10P(48)支谱线基横模能量大于100 mJ,脉冲宽度小于100 ns.10P(46)支谱线的远场发散角为2.41 mrad(水平),2.27 mrad(竖直),约为1.6倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms内快速切换输出.     

2kHz重复频率紧凑型TEA CO2激光器

报道了一种高脉冲重复频率,紧凑型横向激励大气压CO2激光器.激光器使用紫外电晕预电离方式,放电均匀、稳定.自由振荡情况下,激光脉冲输出能量达到15 mJ,输出脉冲宽度为60 ns.气体高速循环系统采用涡轮增压技术,最高循环风速可达100 m/s以上,激光脉冲重复频率为2 kHz.     

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。