高效率DF/CO2化学激光系统

美国休斯飞机公司的帕克(J. V. Parker)和赫斯（L. D. Hess)在华盛顿举行的国际电子装置会议上报导了一种高效率、大体积DF/CO2化学激光系统。他们建造一台容积为10升、基于D2F2反应的光引发化学激光器。该激光器在300乇充气压力下以脉冲方式运转,效率为12%。发现激光输出与所研究的闪光灯能量的输入成线性比。向两支一般的氙闪光灯输入1700焦耳的最高能量后,输出为189焦耳,脉宽为15微秒,相当于48焦耳/升大气压的容积提取效率。     

用准分子灯引发的H2/F2化学激光器

高压H2/F2脉冲化学激光器要求脉宽≤1 μs,在240~340 nm波段的强紫外光源 作光引发。这样脉宽的脉冲气体放电灯，其 效率为1%~2%,所以用XeCl、XeF、KrF等准分子激光器泵浦化学激光器在能量上是合算的,这些激光器的辐射是在F2的吸收带内，技术效率达到5%~7%。但是，尽管与H2+F2的链式反应特性有关，将紫外光能转换成红外相干辐射能量的效率很髙，在作者的实验条件下已达1500%,而准分子激光器——化学激光器系统的技术效率仍然低于100%。     

紧凑的CO2激光器

描述了长一米的co2激光器的结构和激励线路。给出了脉冲辐射能量与放电输入能量、压力、工作气体成份的依赖关系。当效率为时，最大辐射能量是6焦耳。辐射脉冲波形具有100亳微秒的尖峰，下降时间约为,1.5微秒。     

原子反应堆中的CO2激光器

苏联莫斯科国立大学核物理研究所的研究人员在CO2激光器的组合激励实验中用脉冲核反应堆作为大体积气体的电离源。反应堆中心通道中的热中子流密度为~5×10¹⁶中子·厘米^-2·秒^-1,脉冲宽度为~1毫秒。激光器置于反应堆的中心通道上,内充几个大气压的CO2+N2+He3混合气体。激光脉冲能量约1焦耳。可以认为,在几微秒量级的气体加热时间内实现振荡。电流对时间的依赖关系的理论计算与实验结果很好地符合,并且证明了关于振荡过程中放电体积变热的假设。     

横向放电脉冲CO2化学传输激光器

已利用脉沖传输激光器中氘和氟的放热链式反应从二氧化碳中获得激光发射。用系统中的横向放电来触发D2—F2—CO2—He的稳定混合物具有良妤的化学和电效率。在总压力高达250乇时已观客到D2—F2—CO2—He混合物的10.6徵米的激光脉冲,其能量可达0.5焦耳。     

杂质影响和紫外预电离CO2激光器的紫外光源特性

几个小组演示了在脉冲电激励CO2徼光器中使用等离子体调节技术,该种技术利用了紫外辐射。在高能量输入下大气压CO2激光器气体混合物的稳定的,空间均匀的放电已经获得。几个微秒的脉宽和转换效率>20%的40焦耳/升大气压的光能量提取也已完成。本文报导1)测得的气体杂质对激光器性能的影响,2)紫外预电离CO2激光器的紫外光源和光电离特性。     

高功率横向激励大气压CO2激光器的应用

当加拿大卢莫尼克斯研究有限公司去年成立时,短脉冲能量为毫焦耳量级。到去年九月,该公司即供应了发射脉冲能量高达10焦耳的激光器;而现在,与加拿大国家研究会在此领域内最近的进展结合,该公司已能供应脉冲能量高达200焦耳的激光器。     

由预双放电稳定比输入能量为1.1千焦耳/升的脉冲式TEA CO2敫光器

本文讨论了一种新型光电离预双放电TEA CO2激光器，该器件结构简单、性能可靠。研究了伏-安特性和掺入易电离辅助剂对放电稳定性的影响。最大比输入能量高达1.1千焦耳/升，激光振荡能量为60焦耳/升。     

均匀激励高压强CO_2脉冲激光器

文中描述了对气体容积均匀激励的工作于大气压强下的紧凑脉冲GO_2激光器的性能。输出脉冲能量与放电电压、气体组成及压强关系的测量表明,该激光系统能给出输出能量密度为17毫焦耳/厘米~3的脉冲,效率为10.4％。电激励GO_2-N_2-He激光器的新近研制表明该器件有可能在高压强下的瞬态扩散辉光放电方式工作。产生与激光器轴成横向的短脉宽能量有限的脉冲辉光放电可防止在高压下易于形成电弧的倾向。所采用过的针-平面及平行平面的电极结构已报导效率达7％,而输出能量密度为3毫焦耳/厘米~3。本文描述了均匀激励气体容积的CO_2激光器结构性能的     

大功率双放电型横向激励大气压CO2激光器

描述了大功率双放电横向激励大气压CO2激光器的特性。激光输出能量大于20焦耳，激光峰值功率大于0.2千兆瓦。在放电中心处测得的增益系数是4%~4.5%厘米^-1。本文就二甲苯对均匀放电和激光峰值功率的附加效应也作了报道。     

Nd:P5O14的XeF准分子泵浦

我们报导了第一台准分子(XeF)激光泵浦五磷酸基质中Nd3+的激光器。3530埃的XeF激光输出被Nd3+离子的4I9/2→4D3/2跃迁所吸收，结果在4F3/2的跃迁上产生1.05微米的激光输出。对一个振荡器结构泵浦，阈值能量只有3亳焦耳，而斜率效率近1%。瞬时输出约为6.6亳徵秒（半极大全宽度）宽度的单脉冲，它起因于短的泵浦脉冲（半全宽≈24亳微秒）和Nd:P5O14高增益。这个装置可用来产生1~10亳微秒的短脉冲而不需要通常闪光灯泵浦激光器中的Q开关。     

300焦耳、数千兆瓦的CO2激光器

一种新的横向放电方案的发展使光東横裁面为60平方厘米的大体积CO2、N2、He的混合物的激励成为可能。此方案使用了一片小弧放电作为预电离器,它发生在主放电以前,位于多孔阳极后面。对间分辨照相米证实,其电极间气体的迅速体电离与这些孤的形成同对发生。这种性能与由气体的紫外光激励预电离机理是一致的。参数研究表明,30% CO2的气体混合物的再现放电条件是在输入能童大于300焦耳·升^-1的情况下获得的,其能量提取效率约10%,平均小信号增益约4.3%厘米^-1。这种激光器在构造上是组件化的,当把一些放电组件串接在一个简单的振荡器中使用时,就能获得几千兆瓦的峰值功率和大约300焦耳的能量。     

用CO2激光器研究激光聚变

用CO2激光器（波长10.6微米)进行激光等离子体相互作用的实验，给出有关相互作用机构的详细资料。激光聚变可能性试验要求高功率CO2激光器。为此目的，我们研究了一合高功率电子束控制的CO2激光系统,输出为1毫微秒200焦耳,和一台双放电CO2激光器,输出力100毫微秒100焦耳。对前者，为了提髙能量输出，我们又制造了一台双带、多谱线横向激励大气压激光振荡器，还研究了高压(约15个大气压）电子束CO2激光振荡器。     

光泵浦的16微米CO2气动激光器

在CO2的（02°0)和(010)能级之间观察到近16微米的激射作用。反转是用气动的和光泵浦的技术的组合取得。放电气动激光器产生的CO2超声流，具有高度激励的非对称伸长，但其他两个振动模的有效温度却低 很多。9.4微米辐射的强脉冲，使（02°0)和(001)能级的布居数平衡，从而建立了16微米跃迁的瞬时反转。迄今，输出能量达每脉冲8微焦耳。略去所有弛豫过程，这大约是可得的最大输出的20%。     

大气压连续波CO2激光器

报道了连续波CO2激光器的运转,其中使用了一种流动调节技术产生大气压下的均>放电,其比输入超过600焦耳/克。在此种技术中,将预先混合好的气体,通过一个与上流电极邻近的窄隙缝,以声速放射状地引入。对可以看作初始电弧的细丝放电出现的条件的理论和实验研究,使人们对该技术的运转方法有了较深的了解。描述了一种激光器,它使用串联的六个长0.2米、内径为19亳米的放电管,气流、放电和光轴都与管长并排。由于受到从低增益、高饱和流量介质提取功率的困难的限制,效率约为时,输出功率为530瓦。     

应用强电子束引发Η2-F2混合气体的几千焦耳HF激光器

我们在这里报告了HF激光器实验的结果，其中用强电子束引发室温下高压H2-F2混合气体。在360乇F2、140乇O2、100乇SF6和100乇H2的混合气体中，35亳微秒（半最大值的全宽度）脉冲的最大激光能量是2.3千焦耳。激光器的电效率高达200%。最大的化学效率是5.2%。     

一种紫外予电离横向激励高气压脉冲CO_2激光器

本文报导双触发丝型紫外予电离横向激励高气压脉冲CO_2激光器的研制结果。对影响激光器输出能量的诸参量进行了实验研究,最终达到的单脉冲能量大于20焦耳,单位激活体积的输出能量密度为25焦耳/升,效率约17％。     

新型高重复频率脉冲CO2 激光器

报道了一种新型高重复频率的脉冲CO2激光器。该型激光器结构紧凑,激光器外型尺寸为300 mm300 mm300 mm,工作气体放电增益体积为12103mm3,谐振腔的长度为310 mm。为了获得大体积均匀稳定的气体放电,激光器采用了紫外电晕预电离方式。在激光器自由运转时,单脉冲激光的输出能量达到15 mJ,输出脉冲的半高全宽为70 ns。激光器采用紧凑型高速涡轮增压风机,在一个大气压的条件下,气流循环速度超过100 m/s,激光脉冲重复频率为1.5 kHz,采用大体积强迫冷却和气体主动置换技术,可以获得较长时间激光稳定输出。在已有的实验基础上,采用光栅调谐,可快速准确地实现高重复频率脉冲CO2激光器的谱线选支输出。     

高电压轴向脉冲CO_2激光器的性能

进行了高电压轴向脉冲CO_2激光器的参量研究,参变量是管径、放电电压、放电电容及混合气。对于管径大于5厘米的激光器,单位放电长度的输出能量随管径线性地增加。以2.5厘米和5厘米直径的管子获得了容积比例尺。在2.5厘米直径的激光管中,总压力为90乇时获得4.8毫焦耳/厘米~3的最大能量密度。用15厘米直径的管子,长10米的激光器获得每个脉冲最大能量287焦耳,对于所有的激光器和气体条件,当施加电压增加时,输出能量增加,直至发生电弧放电。在最大的输出能量下,施加的电场对总气压之比近似为15伏/厘米·乇。最佳贮能电容随管径而增加。     

连续高功率CO2激光器评述

各种形式的CO2激光器获得的连续功率达60干瓦范围,运转效率接近30%,脉冲能量大约2000焦耳,脉冲宽度小于1亳徵秒,峰值脉冲功率超辻10⁹瓦,频率稳定度10¹²分之几,密封管寿命好几干小对。此外,激光器可以容易地用Q开关(Q-switched)它可以用增益开关（gain-switched),并曾用电、光、气动和化学等方法进行泵浦。在全部这些特性之外,CO2激光器的输出波长落在一个最好的大气窗口之内。因此,不应该感到奇怪,在过去八年当中,CO2激光器已牢固地确立了自己的候选者身份,可能被公认为目前已知的许多激光器中的最重要者。基于气体压力、气流速率、泵浦机构、气体混合物等参量的变更,CO2激光器能显示出宽范围的噪声、带宽、增益和功率饱和特性。这种机动性使设计者能把CO2激光器稳频主振荡器、功率振荡器、低噪声高增益前置放大器、中等功率或高功率放大器等的性能达到最佳化。因此,设计CO2激光振荡器——放大器系统的方式可以仿照在电磁谱的射频与微波波段设计发射机时所沿用的方式。