氮稀释高效电激励连续波HF/DF化学激光器

提出使用低温吸附泵代替传统的机械真空泵和洗消装置的设想,以大幅降低电激励连续波HF/DF化学激光器的体积和重量。针对该技术需将常用的氦稀释剂替换为氮稀释剂从而引起激光器效率大幅下降的问题,对超音速阵列喷管激光器进行了研究。为提高氮稀释剂激光器效率,研制了周期4 mm间隔排列的狭缝-列孔超音速阵列喷管,以代替传统的单通道燃料流横向注入增益发生器。以HF激光为例的实验表明:前者在放电管电极间距仅为后者一半的条件下,单管激励出的光功率由25 W提高到90 W,电光转换效率由0.8%提升到5.9%,燃料利用效率提高近4倍,从仅为氦稀释剂运转情形的一半变为略高于氦稀释剂情形。这些结果表明,通过专门研制的超音速阵列喷管大幅提高了氮稀释电激励连续波HF/DF激光器的效率。

超音速氮稀释连续波HF化学激光器小信号增益测量

以氮为稀释剂的电激励连续波HF/DF化学激光器可以使用低温吸附泵代替传统的机械真空泵和洗消装置,大幅度降低激光器的系统体积和重量。使用小信号增益测量系统对某超音速氮稀释电激励连续波HF化学激光器的增益分布进行了测量。得到了在4种不同激光功率下P1(4),P1(6),P2(4)～P2(6)谱线的增益系数分布曲线。测得P2(4)为最强增益谱线,最大值为0.1cm-1;最强增益位置与最佳光轴位置相符;超音速气流使增益区延伸达2.5cm。

用于电激励HF/DF化学激光器的F原子流量检测新方法

介绍了一种名为滴定HF吸收法的新方法,即利用电激励单谱线HF激光器的(0—1)振转谱线,检测滴定产物HF分子的吸收强度变化,得到滴定气体(氢气)流量与F原子流量对应关系的方法。用此方法分别测量了在不同NF_3流量、不同探测谱线时,一台电激励HF/DF化学激光器正常工作时的F原子流量,发现低转动态谱线的吸收更为强烈,1个NF_3分子解离出1.0～1.1个F原子。分析了透射率与HF分子浓度及温度的关系,对影响测量精度的原因进行了分析并提出相应对策。实验结果显示滴定HF吸收法是一种简单实用的F原子流量检测方法。

一种可用于HF/DF化学激光器流场温度测量的方法

介绍了一种命名为吸收光谱测温法的方法,结合激光束气体吸收理论,对HF/DF化学激光器热平衡流场的吸收系数与温度关系进行了理论分析。利用电激励连续波选线HF激光器的1p9,1p8两条单谱线作为探测光源,实验测量了一台电激励连续波HF/DF化学激光器增益区下游流场的透射率随注入氢气流量变化的曲线,推测出HF气体流量,并结合流场压强等其他数据,通过吸收系数公式计算出加入过量氢气后流场的温度变化范围。对计算结果及误差来源进行了分析。该方法可用于气流激光器、发动机燃烧室等的气体流场温度测量。

电激励连续波HF/DF激光器放电参数的优化

放电管作为电激励连续波HF/DF激光器的F原子发生器,在整个激光器系统中占有重要地位。目前流行采用的是高压直流电源加镇流电阻的放电模式,典型电参数为接近10kV高电压、百毫安量级的低电流。传统理论和实验结果均认为:放电管F原子产率与放电管注入功率成正比,从而激光器输出功率也应与之成正比。引入不同阻值的镇流电阻,发现对于相同的注入功率,低电压、大电流模式比高电压、小电流模式更容易获得高的功率输出。