TEA CO2激光器电源及电路分析

本文叙述了横向激励大气压CO2激光器对电源物要求，分析了降低放电回路电感对输出激光脉冲性能的影响，给出了一个实用的TEA CO2激光器电源.     

双波长可调谐TEA CO2激光器的脉冲输出特性

为了获得两束波长不同的可调谐CO2激光脉冲,采用了双光栅与输出镜构成双谐振腔的结构没计。实验中,对影响激光器脉冲输出能量和调谐范围的参量作了具体分析。结果表明,两个谐振腔可以独立振荡输出不同波长的两束激光,二者之间不存在竞争影响,并且均可在大范围内调谐输出;通过对两个光栅做小幅度失谐调整,可以实现两束激光脉冲同步输出。     

脉冲TEA CO2激光器输出波长的温度漂移

当工作气体温度变化时,脉冲TEA CO_2激光器的输出波长也可能发生变化,此现象称为输出波长的温度漂移。通过建立六温度理论模型,用数值计算的方法揭示了平凹稳定腔脉冲TEA CO_2激光器输出波长的温度漂移规律。计算结果表明,这种激光器输出光谱为多谱线结构,工作气体温度升高,激光输出波长向长波长方向移动;工作气体温度降低,激光输出波长向短波长的方向移动。计算结果还表明,激光输出波长随温度的漂移局限在10P支内,没有9μm带与10μm带之间的跨带移动,因此,采用光栅谐振腔,可抑制脉冲TEA CO_2激光器输出波长的温度漂移,稳定激光输出波长。     

TEA序列带CO2激光器的实验研究

在腔内ＣＯ２热池长度小于放电区长度的条件下,进行了序列带ＴＥＡＣＯ２激光器光性能研究。经条件的选择,获得了四十余条序列带谱线激光输出,其中１０余条谱线达１Ｊ对上。     

脉冲TEA CO2 激光器温度特性的理论分析

利用六温度模型速率方程计算了当激光工作气体温度从-30℃～+60℃变化时TEA CO2激光器输出脉冲能量的变化规律。结果表明,激光器输出脉冲能量随着工作温度的升高而近似线性下降;线性下降的快慢和激光工作气体组成、气压、输出耦合镜反射率、注入能量、工作气体组成等均有关系;工作气体气压越高、输出耦合镜反射率越大或注入能量越高,激光输出脉冲能量随温度升高而下降的速度越快。     

小型TEA CO2激光器的温度特性

对小型TEACO2激光器的输出脉冲能量与温度的关系进行了实验测试和理论分析,结果表明,在一定温度范围内激光输出脉冲能量随温度的升高而近似线性下降。     

高功率TEA CO2激光器脉冲激励电源的研制

基于脉冲激励电源技术水平是高功率TEA CO2激光器研制中的关键环节,提出了氢闸流管作为电源开关元件的、选用非稳激光腔结构的设计思路。详细阐述了高压充电部分、高压稳压部分、脉冲放电部分三个方面的电路设计方案。     

高重复率TEA CO2激光器放电特性研究

本文介绍一种用于TEA CO2激光器的倍压电路和放电过程，对放电参数作了理论计算，给出了激光器运转时的E/N值和气体放电的电阻特性，并将理论模型与实验结果作了比较。     

TEA序列带CO2激光器的实验研究

Using an in－cavity hot CO₂ cell that is shorter than a TEA CO₂ discharge length,conversion characteristic of a TEA CO₂ laser operating on sequence bands is studed.Choosing proper operation conditions,output can be attained on more than 40 sequence lines and the output energy per pulse exceeds 1J on more than 10 lines.     

脉冲TEA CO_2激光器温度特性的理论分析

利用六温度模型速率方程计算了当激光工作气体温度从-30℃~ 60℃变化时TEACO2激光器输出脉冲能量的变化规律。结果表明,激光器输出脉冲能量随着工作温度的升高而近似线性下降;线性下降的快慢和激光工作气体组成、气压、输出耦合镜反射率、注入能量、工作气体组成等均有关系;工作气体气压越高、输出耦合镜反射率越大或注入能量越高,激光输出脉冲能量随温度升高而下降的速度越快。     

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.     

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。     

TEA CO2激光脉冲整形用等离子体开关技术的进展

TEA CO2激光脉冲整形技术是高功率、高重复率、捷变频的TEA CO2激光器研究和用TEA CO2激光产生倍频、高次谐波技术的必不可少的重要技术.等离子体开关是目前应用较广的一种简单可行的激光脉冲整形技术.综述了等离子开关技术的原理和技术的发展过程,并对其作了简要分析,展望了其广泛的应用前景.     

采用新型激励方式的长脉冲TE CO2激光器

从预电离的角度出发,对原有长脉冲TE CO2激光器的双高压开关抽运电路进行改进,设计了新型激励电路.在新激励电路中,加入一个合适大小的电感与激光器电极部分串联,为Pulser和Sustainer放电电路所共用.实验结果表明,改进电路能够增强预电离能力和增加激光脉冲能量.在一台增益体积1.17 L、气体混合比CO2:N 2:He=12.5:13、工作气压为40 kPa的TE CO2激光器中,改进电路比原来电路增加激光出达61%.文章给出了详细实验数据并作了简单理论分析.     

工作条件对TEA序列带CO2激光器输出的影响

选择主放电电容器容量、电压、混合气配气比和预电离条件等对ＴＥＡＣＯ２序列带激光输出随注入能量变化的特性进行了研究。采取有效的能量注入,获得了好的输出结果。     

连续和脉冲CO2激光器频率稳定度的测量

采用拍频法测量CO2激光器频率稳定度。计算机通过IEEE488接口直接从计数器上接收数据,并通过程序计算得出激光器的频率稳定度。采用脉冲外差法测量脉冲CO2激光器频率稳定度。     

新型便携式TEA CO2激光器

报道一种新型便携式横向激励大气压CO2激光器。该激光器采用4节5号充电电池直流供电,在1 Hz重复频率条件下,可连续工作1 h。激光器整机(包括电源及控制系统)尺寸为200 mm×200 mm×360 mm,质量小于8 kg。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35 mJ,输出脉冲宽度为70 ns。     

脉冲调制减小CO2激光焊接气孔倾向的研究

针对激光深熔焊过程中易出现的气孔问题 ,本文研究了激光焊接时脉冲频率对焊缝气孔倾向及焊缝成形的影响规律。利用自制的斩波盘式激光脉冲调制机构和 3kW快轴流CO2 激光器进行了 5mm低碳钢板的激光焊接 ,分析了不同脉冲频率条件下焊缝成形和气孔分布。结果表明 ,厚板连续激光焊接时 ,气孔倾向十分严重 ,在未焊透的焊缝中 ,气孔主要分布在焊缝的根部 ,而采用频率在 15 - 2 0Hz范围的脉冲激光焊接 ,能显著减少焊缝中的气孔     

TEA CO2激光器同轴非稳腔光束质量

TEA CO2激光器作为推进系统的理想新能源之一,在提高单脉冲能量的同时,为了保证远距离传输效率,必须对其光束质量提出适当要求。通过漫反射法及分光束法精确测量了1Hz下TEA CO2激光器在平-凹型稳定腔和改进的带有涡流管冷却系统的同轴非稳腔的光束发散角,在得到稳腔β=12.53的情况下,采用改进后的同轴非稳腔,β=3.28,且单脉冲能量损失很少。这一结果对继续研制激光推进系统中大体积高能TEA CO2激光器是很有帮助的。