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.     

二维振镜调谐TEA CO2激光器

报道一种快速调谐TEA CO2激光器。该激光器采取紧凑式Ernst电极,火花阵列放电紫外预电离方式,采用二维振镜扫描衍射光栅的方案实现了激光的调谐输出。激光器可输出谱线75支,其中55支谱线输出能量超过1 J,当激光器高重复频率运转时,10P(20)谱线基模能量大于300 mJ,脉冲宽度约为70 ns。这种激光器可以在10 ms内实现9.2~10.8μm范围内任意两条谱线的调谐输出。     

TEA13C16O2激光器的实验研究

为扩展可调谐TEA CO2激光器的输出波长范围，增加差分吸收雷达可探测的物质种类，采用^13C^16O2代替激光器工作气体中的CO2成分。计算了TEA^13C^16O2激光器在Ⅰ波段两个分支上的小信号增益系数分布。利用平面光栅单色仪，在小型快调谐TEA^13C^16O2激光器的Ⅰ波段共测到了32条谱线的能量输出，输出范围为10.663～11.347μm。与采用普通CO2作为工作气体的情况相比，激光器谱线输出范围在长波长方向上有很大扩展，输出的最长波长由CO2的10.74μm增大到11．347μm。测得TEA^13C^16O2激光器的最高输出能量为107mJ，并给出了Ⅰ波段典型谱线脉冲的半峰全宽。     

小型TEA CO2激光器的自动快速调谐系统研究

差分吸收激光雷达能够实现实时遥测大气中微量污染物和战场上的化学战剂,该领域的研究目前已成为新的热点.CO2激光谱线丰富,基本覆盖了大多数污染物和毒剂的吸收谱区.因此,可调谐小型TEA CO2激光器成为CO2差分吸收雷达的理想光源.差分吸收雷达要求其光源能够在"大气冻结时间"内发射两个不同波长的激光,以消除大气波动引起的测量误差,提高探测距离和准确度. 研制的小型TEA CO2激光器的自动调谐系统,采用单片机作为控制系统的核心,通过软件编程实现调谐触发系统的工作,实现了激光的快速调谐输出.调谐触发控制器检测红外光电传感器,精确定位衍射光栅的初始位置.由高频步进电机及精密减速装置控制光栅的转角变化,在所需波长的角度位置,控制器延迟触发激光器主放电,输出激光.在激活体积10×12×350 mm3、谐振腔长500 mm的封离式激光器中,实现了在≤=10 ms时间内快速调谐输出两个不同波长的激光.激光波长再现性达到0.1～0.5 nm,调谐系统工作稳定,有效实现电磁兼容.经实验验证,该调谐触发控制系统调谐速度快.(OA9)     

快速调谐小型TEA CO2激光器的实验研究

报道了可用于ＣＯ２激光差分吸收雷达光源的一小型快调谐ＴＥＡＣＯ２激光器,调谐机构由单片机控制搞频步进电机、衍射光栅、触发控制器组成。在谐振腔长５００ｍｍ、脉冲重复率２０Ｈｚ的ＴＥＡＣＯ２激光器中,实验得到零级输出谱线四十一条,一级输出一十条,每脉冲输出能量－２０ｍＪ。     

TEA CO_2激光器光栅调谐选支技术研究

介绍了光栅调谐原理,分析了闪耀光栅性能和选择了光栅参数;设计了TEA CO2激光器光栅调谐选支系统,对可调谐选支输出控制系统的软、硬件进行了设计开发;实验表明,研制的TEACO2激光器光栅调谐选支系统,可精准、快速地实现光栅选支谱线输出。     

小型TEA CO2激光器的快速调谐技术研究

报道了两种快速调谐技术的研究-6面转镜+固定光栅法和高频步进电机驱动光栅法.实验表明,高频步进电机法优于转镜法.实验得到激光器的一级调谐输出谱线50余条,激光输出能量(30～100)mJ.在单台CO2激光器上实现快速调谐输出波长不同的激光脉冲,其时间间隔达到≤10ms.     

长脉冲TE CO2激光器的调谐特性

采用光栅谐振腔,对基于Pulser/Sustainer 技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究。在增益体积为1.17 L,激光混合气体比CO2:N2:He＝1:5:19的条件下,比较了刻槽密度分别为80 、120 、150 line/mm的光栅在不同工作气压和激励电路条件下的激光器调谐特性,其中, 120 line/mm的光栅谐振腔可以输出75条激光谱线,4条主要谱线（9R(20)、 9P(20)、 10R(20) 、10P(20)）输出能量与采用全反铜镜的非调谐谐振腔激光器输出能量相当。深入实验研究了120 line/mm光栅谐振腔激励电路和工作气压对长脉冲TE CO2激光器调谐特性的影响。     

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。     

小型折叠腔自由振荡TEA CO2激光器实验研究

分析了TEA CO2激光器和差分吸收雷达的工作原理,研制了一种新型双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器.详细分析了折叠腔TEA CO2激光器的结构及其设计特点.对影响气体快放电过程的各种因素,如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究,确定了充放电谐振回路的最佳参数,实现了双通道的稳定辉光放电.对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究,得到最大输出能量约为722 mJ.     

基于Pulser/Sustainer技术的可调谐长脉冲TE CO2激光器

采用光栅谐振腔,对一台基于Pulser/sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究.在增益体积为1.17 L,激光混合气体体积比V(CO2)∶V(N2)∶V(He)=1∶5∶19,工作气压为30 kPa条件下,实验测量了75条激光谱线的输出脉冲能量和脉冲宽度(半高全宽,FWHM),结果表明,相同的激励条件下,不同的激光波长,激光输出脉冲宽度有所不同.通过仔细观察比较四条主要谱线(9R(20),9P(20),10R(20),10P(20))的激光输出脉冲波形随放电电压、放电脉宽以及气体成分配比等的变化情况,说明基于pulser/sustainer技术激励的长脉冲可调谐TE CO2激光器的激光输出脉冲宽度随调谐波长的不同而变化.简单实验分析表明,谱线增益的变化可能是引起谱线输出脉冲宽度不同的主要原因.     

小型折叠腔自由振荡TEA CO2激光器实验研究

分析了TEA CO2激光器和差分吸收雷达的工作原理，研制了一种新型双通道放电激励折叠腔TEA CO2激光器。详细分析了折叠腔TEA CO2激光器的结构及其设计特点。对影响气体快放电过程的各种因素，如储能电容与峰值电容的比值、工作气压、充放电电感及输入电压的范围等进行了实验研究，确定了充放电谐振回路的最佳参数，实现了双通道的稳定辉光放电。对激光器输出能量与激励电压、混合气体工作气压等参数的关系进行了实验研究，得到最大输出能量约为722 mJ。     

高重复频率可调谐TEA CO2激光研究

以研制平均功率千瓦级的实用化高重复频率可调谐TEA CO2激光器为目标，分别研究了注入锁定、低锐度法布里一珀罗(F-P)耦合腔、光栅选线等三种调谐方法。利用光栅选线的方案，采用光栅谐振腔，实现了平均功率千瓦级的高重复频率TEA CO2激光调谐输出。激光器输出10P(20)，10R(20)，9P(20)，9R(20)线的脉冲能量分别为5．8J，5．8J，5．5J．5．6J，重复频率200Hz，光束远场发散角为1．66mrad(水平)与1．43mrad(竖直)，约为2倍衍射极限。     

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。     

线调谐的长寿命TEA CO2激光器

利用红外光栅调谐的双放电TEA CO2激光器，在CO2的10.4μ带和9.4μ带的P支和R支的86条谱线上获得了激光输出，强线输出能量2j，10P（20）线线宽为0.19cm^-1。激光器一次充气可正常工作几十万次。用光辉引发“闪光”方法成功地纪录了激光输出谱线。该器件已用于激光分离同位素工作。     

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。     

可调谐TEA CO2激光倍频的研究

近年来,随着3～5 μm大气窗口热成像系统的开发和应用,国际上正大力展开这一波段激光光源的研究.迄今在3～5 μm波段尚无直接振荡的小型且操作简便的高功率激光器,人们致力于利用波长转换技术来获得这一波段相干光的开发研究.其中,最引人注目的是利用非线性晶体的TEA CO2 激光倍频的研究.我们利用自行研制的小型可调谐TEA CO2激光器和中科院安徽光机所生长的尺寸为7×8×12 mm3的AgGaSe2晶体,实现了CO2激光的倍频.TEA CO2激光器可输出50多条谱线,输出能量大于50 mJ.AgGaSe2晶体采用I型相位匹配,在CO2激光10.59 μm波长下,其相位匹配角为55.43°.实验中采用改变抽运光入射角的方法获得了20多条CO2激光谱线的倍频光输出,其中在CO2激光的10 P(18)谱线下得到较大倍频光输出1.32 mJ.(OB8)     

小型化火花预电离TEA CO2激光器的实验研究

介绍了一种小型化火花预电离高能输出横向激励大气压(TEA)CO2激光器.激光器的主放电电极采取紧凑式Ernst电极,加大了电极间距,增大了激活区体积,从而提高了输出能量.激光器采用火花阵列预电离方式,有利于主放电均匀、稳定.低重复频率下,自由振荡情况下的输出能量可达到2 J.使用单片机控制的光栅调谐后,10P(20)谱线多模输出能量可达到1J,10 P(20)谱线输出脉冲宽度为100 ns.     

双光路快速调谐脉冲CO2激光器

报道了一种采用双路高速伺服电机驱动光栅选线的方式,实现9~11 μm CO₂激光快速调谐输出。双光路谱线切换时间小于100 μs,单光路谱线切换时间小于50 ms。激光器输出谱线达70条,其中9P （20）、9P （28）单脉冲输出能量大于100 mJ,9R （30）、9P （40）单脉冲能量大于90 mJ,激光脉冲宽度小于100 ns,重复频率为20 Hz。     

TEA CO2激光器11μm波段谱线特性研究

采用双光栅谐振腔和增长放电增益区的方法,进行了TEA CO2 激光器11μm波段谱线输出特性研究。在混合气体的比例为CO2 ∶N2 ∶He = 70∶90∶270和总压430 ×133. 3Pa情况下,获得数条谱线的激光输出。着重研究了波长为11013nm 的激光谱线的输出特性,其脉宽为400ns左右,且脉宽随电压变化。谱线能量随光栅中心的位移而变化,当光栅中心在放电区中心轴线上时有最大的能量输出。光斑能量分布接近低阶模或基模分布。