基于TDLAS测量HBr化学激光器气体温度

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS),基于吸收光谱的多普勒展宽原理,对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器,进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱,选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器,搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合,获得了多普勒展宽宽度,从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时,使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明,光腔温度约为280 K,扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1,表明多普勒展宽为主,能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

连续波HF激光泵浦Fe^(2+):ZnSe激光器的可行性

针对目前Fe^(2+):ZnSe激光器缺乏有效的高功率泵浦源这一关键瓶颈,提出了采用连续波HF化学激光器泵浦Fe^(2+):ZnSe来实现4μm波段激光输出的技术路线,结合实验和理论手段考察了此技术路线的可行性。首次获得了由连续波HF化学激光泵浦的Fe^(2+):ZnSe激光器的W级激光输出,输出功率约为1.7 W,谱线峰值波长为4.18μm,出光时间约2 s。

H2 Stimulated Raman Scattering in a Multi-pass Cell with a Herriott Configuration

Stimulated raman scattering （SRS） is an effective method for expanding the spectral range of high power lasers, especially in the regime of near IR and middle IR. We report the SRS of high pressure H2 with a multiple-pass cell configuration. The SRS with the multiple-pass cell configuration is found to be very efficient for reduction of threshold of the first Stokes （S1）. Due to the coherent SRS （CSRS） process, the multiple-pass cell configuration is more effective for reduction of the threshold for the second Stokes （S2） SRS and for increasing the conversion efficiency of S2. This contributes to the relatively low conversion efficiency of S1 for the multiple-pass cell configuration. Multiple-pass cell SRS is also found to be very effective for improving the beam quality and the stability of S1.

基于双拉曼池的氢气后向拉曼散射及放大

研究了基于双拉曼池的氢气后向受激拉曼散射及其放大特性。两个拉曼池内均充入高压氢气,前级拉曼池用于产生种子光,后级拉曼池用于实现种子光放大。测量了不同抽运光能量下的输出斯托克斯能量,以及抽运光能量在两拉曼池不同配比时的输出斯托克斯能量。当分配给前级拉曼池能量100 m J,后级拉曼池能量175 m J时,获得单脉冲44.0 m J的斯托克斯光,相应的光子转化率为28.6%。使用速率方程对拉曼放大部分进行了数值模拟,输出斯托克斯能量的理论值与实验值基本相符。数值模拟表明,在种子光能量等于或大于抽运光时,受激拉曼放大依然可以实现线性转化。根据模拟结果,提出了利用拉曼放大来实现多束激光串联合成输出的设想。

纯化学燃烧驱动的HBr化学激光

对以D_2为燃料、NF_3为氧化剂的纯化学燃烧驱动的HBr化学激光进行了研究。抽运反应为H+Br_2→HBr(v≤6,J)+Br,氢原子由F+H_2→HF+H反应提供,氟原子则由D_2/NF_3混合气体燃烧热解生成,激光提取所需的低温低压和快速流动条件由超音速流动系统完成。对由全反反射镜和部分反射(98%)输出镜组成的稳定腔进行了能量提取,获得了P_2(4)、P_2(5)、P_3(5)和P_3(6)的稳定激光输出,最大激光输出功率为14.3 W。

燃烧驱动的HF-HBr双波段激光器

2~5μm中红外激光因其广泛的应用前景而备受关注,卤化氢化学激光是该波段激光体系的重要分支,其中HF化学激光的输出波长为2.6~3.1μm,HBr化学激光的输出波长为3.8~4.7μm,这两个波段覆盖了2~5μm的短波红外和中波红外波段。近期,中国科学院大连化学物理研究所研制的燃烧驱动的HF-HBr化学激光器首次实现了中红外双波段激光的连续波输出,输出功率超过100W,激光输出谱线丰富而且可调,其有望为中红外应用领域提供宽谱高能激光光源。

连续波千瓦级燃烧驱动HBr化学激光器

中国科学院大连化学物理研究所研制的燃烧驱动HBr化学激光器首次实现了连续波千瓦级输出,创造了4.0~5.0μm波段HBr激光输出功率国际最高记录,该成果也大大高于同波段固态激光器的功率水平。所研制的激光器输出波长丰富,可为长波中红外激光的应用提供良好的高能激光光源。在该激光器中,NF3和D2高温燃烧产生F原子;F原子与H2发生反应,产生振动激发态的HF和H原子;H原子与Br2发生反应,产生振动激发态的HBr,HBr受激辐射发出3.8~4.7μm的激光。

量子态调控极窄线宽大气弱吸收单谱线氟化氢化学激光器

中国科学院大连化学物理研究所首次提出了量子态调控的极窄线宽大气弱吸收单谱线氟化氢(HF)化学激光器的概念,并且实现了连续波千瓦级激光输出,创造了大气弱吸收单谱线HF化学激光连续波输出功率国际报道的最高纪录,这也大大高于同波段窄线宽固态激光器的功率水平,该研究为中红外激光应用提供良好的高能激光光源。