化学氧碘激光器非稳腔的研究

设计并研究了适合于连续波超音速化学氧碘激光器的正支共焦非稳腔，给出了放大率、输出功率和光束质量的实验结果。

氧碘化学激光器束转动90度环形非稳腔空心光束输出研究

主要描述了氧碘化学激光器来转动９０度环形非稳腔（ＵＲ９０）空心光束输出的腔结构及几何模式特点，实验中获得了在放大率Ｍ＝１．６９５，激光平均输出功率４．０ｋＷ时，空心光束输出的激光光束质量为３．２倍衍射极限，同时对空心光束输出特性进行了分析。

连续波氧碘化学激光器腔内散射损耗测量

连续波氧碘化学激光是利用化学方法产生的介稳态O2（1△）与基态碘原子共振传能,产生波长1.315μm的碘激光。介稳态O2（1△）在生成后离开发生器时,带有一定量的水蒸汽,必须冷却除去水分,否则对激光器性能影响很大,但过冷会使水蒸汽变成“冰晶微粒”进入光腔,增加光腔内的散射损耗。本文采用双光路法,利用He—Ne激光器作为探测激光,对O2（1△）在冷却过程中是否出现“冰晶微粒”并带入光腔内,造成散射损耗进行了测量,测得的散射损耗小于1％。这说明O2（1△）经过冷阱后进入光腔的质量非常好,这个结果也为今后光腔设计提供了一个腔内散射损耗的数据。

氧碘化学激光器谐振腔腔镜失调测量与研究

为保证氧碘化学激光器谐振腔的腔镜失调测量结果的可靠性和准确性,建立了使用自准直仪间接测量腔镜失调的方法。测量结果表明,热辐射是引起腔镜失调并造成光束漂移的主要原因,通过采取措施,可以使腔镜失调明显减小。同时证明了该测量方法是可靠的、合理的。

p-τ值对COIL的影响的实验研究

实验研究了单重态氧发生器 ( SOG)的 p-τ值 ,即初始氯气分压与停留时间的乘积 ,对化学氧碘激光器 ( COIL)的影响 ,并分析了诸多实验因素对 SOG的 p-τ值的影响。对于提高

高能量密度激光器腔镜有限元分析

通过对高能量密度激光器运行过程中腔镜存在的表面及背面吸收热量的有限元分析 ,得出腔镜表面在不同吸收热流密度和约束条件条件下热变形分布。指出提高腔镜反射率 。

以氮气为载气的千瓦级COIL的初步实验研究

首次在氯气流量为 110 mmol/ s、采用方列管型射流式 O2 (1 Δ)发生器 (SPJSOG)以及列阵式超音速氧碘混合喷管的 COIL装置上 ,以氮气替代氦气作为载气进行出光实验研究。初步实验获得 1.8k W的激光输出功率以及

氧碘化学激光器输出光斑漂移和变形研究

通过对高能量密度氧碘化学激光器运行过程中存在的远场光斑漂移和变形实验现象的分析和测量 ,得出在高能量密度激光系统中谐振腔的各反射镜的同心度对远场输出光斑的漂移和变形影响很大。指出提高谐振腔内各反射镜在大气中的同心度及降低在激光系统抽真空过程中光腔盒的不稳定程度 。

kW级立式氧碘化学激光器的初步实验研究

实验考察了立式氧碘化学激光器的工作性能。在氯气流量为82 mmol/s,无主稀释气的条件下,输出功率约1.3 kW,化学效率达到16.9%。分别与以氦气和氮气为稀释气的氧碘化学激光器进行了主要参数的比较(He-COIL在氯气流量110 mmol/s时,输出功率为2.4 kW;N2-COIL在氯气流量115 mmol/s时,输出功率为2.6 kW;立式氧碘化学激光器在氯气流量115 mmol/s时,输出功率为1.32 kW),结果表明该COIL装置初步实验结果与传统的He-COIL和N2-COIL相比还存在很大差距。但通过对实验结果的深入分析得知,若进一步降低单重态氧发生器的prτes值,缩短超音速喷管中亚音速段的氧碘混合长度或采用超音速段氧碘混合方式,使该立式氧碘化学激光器在无主稀释气的条件下运行且达到与He-COIL和N2-COIL相当的功率水平是可以实现的。

腔镜失调与面型误差对光束质量影响研究

在准确测量腔镜面形加工精度的基础上,通过光学模拟软件ZEMAX实现了氧碘化学激光器折叠虚共焦非稳腔的光学建模,利用光腔模型进行了腔镜面形误差对光束质量影响的研究以及腔镜失调对光束波前影响的分析,在空腔的情况下利用调腔He Ne激光进行了光束质量测量实验。实测结果与建模数据基本符合,验证了该方法的可行性。

单重态氧发生器出口气流中水汽含量的光谱测量法

水汽的含量是化学法单重态氧发生器（ＳＯＧ）的重要性能参数之一，因为它不仅对Ｏ＿２（￣１△）有猝灭作用，而且在氧碘化学激光器（ＣＯＩＬ）光腔中对Ｉ￣＊也有严重猝灭作用。因此测控ＳＯＧ出口处的水汽含量有重要意义。本实验采用光谱强度比较法测量ＳＯＧ中的水汽含量，利用ＯＭＡ－３的二维扫描积累功能，可对不同测点的光谱进行同时扫描积累，从而可以对ＳＯＧ的数个测点同时进行水汽含量测定。测试精度可达±１０％。

以氮气为载气COIL的设计与实验

根据以氮气为载气的特殊要求,对kW级氧碘化学激光器(COIL)装置的结构进行了有针对性的设计和实验研究。在氯气流量为140mmol/s的情况下,获得了2.6kW的功率,相应的化学效率为20.4%,喷管出口能流密度达到了74W/cm2。这一结果达到了以氦气为载气COIL的水平。

欠氧化气氛下等离子体辅助脉冲直流磁控溅射高纯度Al_2O_3薄膜

为实现高纯度氧化铝薄膜的快速稳定溅射沉积,采用非平衡闭合磁场孪生靶技术,利用脉冲直流磁控溅射方法,首先对溅射电压随氧流量的迟滞现象进行了研究,在此基础上,提出了一种新型的等离子体辅助溅射沉积方法。溅射过程处于迟滞回线的金属模式,保证了高的溅射速率;在真空室内引入一等离子体放电区,沉积在工件上的超薄层非化学计量比氧化铝薄膜,高速通过等离子体放电区时,放电区内解离的氧原子使得氧化铝薄膜被进一步氧化,同时放电区内的氩离子对薄膜进行轰击,增加了薄膜的致密性。利用该方法在不同等离子体功率下进行了氧化铝薄膜的制备,分别利用分光光度计、椭偏仪、原子力显微镜对薄膜的光学特性、表面形貌进行了表征,表征结果说明利用该等离子体辅助磁控溅射方法可获得高纯度的致密氧化铝薄膜。

氧碘化学激光器输出功率的估算

建立了激光在工作时的动态模型,即假设在单位时间内,激光介质的粒子数全部被泵浦到上能级。引入激光介质重复泵浦次数的概念,根据能量守恒原理,通过分析氧碘化学激光器(COIL)的传能机理,计算了沿气流方向变化的碘原子上能级的弛豫时间及沿气流方向变化的碰撞传能时间,并且计算了碘原子在出光区内被单重态氧反复泵浦的次数及相应的残余单重态氧数目,从而计算出碘原子在出光区的反复泵浦次数,修正了原计算COIL输出功率的公式。理论计算与实验结果均表明:当碘流量过低时,增益小于损耗,激光器不能起振;当增大碘流量时,激光输出功率也逐步增大,反复泵浦次数逐渐减少;当碘流量继续增大时,激光输出功率达到最大,且在一定碘流量变化范围内基本保持稳定;但随着碘流量的进一步增大,激光输出功率却逐步下降。

喷射型单重态氧发生器性能研究

单重态氧发生器作为氧碘化学激光的核心部件,为化学激光器提供化学能。通过对工业喷射器及旋风分离器的研究,结合产生单重态氧的化学反应环境,进行了大量模拟及设计改进工作,研制了一种新型喷射型单重态氧发生器,并进行了相关实验研究。喷射型单重态氧发生器利用喷嘴能够产生比传统发生器类型更多的气液表面,获得足够的反应效率,可以大幅度降低发生器液体使用量,从而减小发生器辅助系统,提高体积效率。为满足O2(1Δ)停留时间短及分离效率高的要求,利用气液两相喷射的高初速度以旋风分离器完成气液分离。新型发生器氯气利用率可达97%～99%,其O2(1Δ)产率为40%～50%。

超音速氧碘化学激光实验研究

在一台５ｋＷ超音速氧碘化学激光器装置上采用转网式单重态氧发生器，在Ｃｌ２流量为１５０ｍｍｏｌ／ｓ时输出功率已超过１ｋＷ。

氧碘化学激光器UR-90腔光束质量研究

概括了光束质量的表示方法，由衍射极限倍数的定义出发，提出重点在于选取光斑直径，而且可把光斑测量归结到电子测试仪对剪切电平的测量上。给出了电子测试仪的测试原理，由所测光斑直径计算了氧碘化学激光器ＵＲ－９０腔的光束质量指标—衍射极限倍数，达到了１．２～１．６倍衍射极限。

用于化学激光器的腔增强吸收光谱测量

燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态,为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等),另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程,然而不幸的是这些物种的吸收较小。为了利用吸收光谱对这些弱吸收的关键基态物种进行研究,建立了基于离轴式布局的腔增强吸收光谱装置,该装置由光源部分、谐振腔部分和光电接收部分组成,其中谐振腔部分处于真空仓内。为了验证该装置的性能,测量了痕量氨气和水汽的吸收光谱。实验结果表明:该装置的等噪声吸收系数达到了1.6×10-8cm-1,表明该装置可以用于氟化氢化学激光器中关键痕量物种的测量诊断工作。

橡胶钢丝绳复合隔振器动力学建模与参数识别

在电动试验台隔振试验研究的基础上,对橡胶钢丝绳复合隔振器进行了参数识别和动态建模。通过试验测得频响曲线的Hilbert变换,检测了复合隔振器的非线性度。建立复合隔振器的非线性动力学模型,应用分离识别法将非线性动力学方程组转化为关于未知参数的线性方程组,应用最小二乘法对隔振器的刚度和阻尼参数进行了识别。通过数值方法和谐波平衡法分析了识别系统的动态特性,计算与试验结果有较好的一致性。

千瓦级COIL UR90实验研究

首次报导了千瓦级化学氧碘激光器（ＣＯＩＬ）采用束转动９０°环形非稳腔（ＵＲ９０）的实验结果，测量了输出光斑的近场相位分布及远场强度分布，当激光输出平均功率为２ｋＷ时。