氟化氘激光大气传输的定标规律

利用激光大气传输4维程序,结合均方和半径分析方法,对氟化氘(DF)激光大气传输的定标规律进行了数值分析。得到了焦平面处63.2%环围能量半径的光斑扩展规律以及在焦平面上不同环围能量半径内的平均功率密度定标关系式。此定标关系不仅适用于大菲涅耳数、弱传输效应条件下,同时也适用于小菲涅耳数、强传输效应条件下DF高能激光大气传输,从而能够对激光大气传输的效果做出快速地预测和有效地评估。

高恢复压力氟化氘增益发生器技术研究

增益发生器是影响高能氟化氘(DF)化学激光器恢复压力的核心组件,采用传统增益发生器的DF激光器尾气恢复压力约为6.7kPa。设计了一种紧凑化TRIP型增益发生器,突破了高腔压运转、主气流气幕和激射腔边壁回流抑制等关键技术,实现了DF激光器尾气恢复压力的大幅提高。实验结果表明,在面积比流量为1.3～3.3g·s-1·cm-2的范围内,随着增益发生器面积比流量的提高,激光器尾气恢复压力有效提高,面积比功率持续增加;在面积比流量为3.3g·s-1·cm-2条件下,DF激光器可以实现26.7kPa背压(海拔10km大气压)下的高效运行。

非链式脉冲氟化氘激光器光谱特性

为了探索氟化氘fDr）激光器级联效应及工作气体参数对激光光谱的影响，对自引发放电非链式脉冲DF激光器进行了光谱特性测试。采用DF激光谱线分析仪和HgCdTe光电探测器测试了P3（7）→P2（8）→P1（9）光谱脉冲波形，发现P1（9）支谱线率先实现振荡输出，脉冲前沿延迟80～100ns后P2（8）、P3（7）两条谱线依次输出。在不同工作气体配比及总气压条件下测试了DF激光输出谱线条数及各谱线间相对能量，在3．5—4．2μm光谱范围内测得了22条激光跃迁谱线，且总气压为8．1kPa，工作气体（SF6和D2）气压配比为6：1时，具有量子级联效应的P，（8）→P2（9）P→（10）光谱串能量占总输出能量的25．9％。结果表明，多谱线DF激光器能级间存在量子级联效应，通过优化工作气体参数可有效提升级联谱线输出时增益提取效率。

氟化氘激光器窗口镜热效应影响因素分析

针对高能氟化氘激光器中窗口镜热效应明显，严重影响激光器性能的问题，利用有限元COMSOL Multiphysics软件对激光器窗口镜的热效应进行仿真分析，重点讨论了激光光强分布、窗口镜旋转、大气压差及后表面吹气对窗口镜温度和应力分布的一般规律。研究表明：光强均匀分布使窗口镜能承受更高的激光功率密度；窗口镜在一定速度下旋转时，最高温度有所降低，且温度分布明显被均匀化；大气压差的存在，使得后表面应力变大，前表面变小；后表面吹起气流越大，后表面的温度和应力越小，冷却效果越好，但对激光器输出光束质量影响越大，因此需综合考虑吹气速度和气体温度。

一种放电引发非链式氟化氘脉冲激光器研究

设计了一种紧凑型放电引发非链式氟化氘(DF)脉冲激光器,引入基于闸流管的一级磁脉冲压缩高压快上升沿放电引发回路,形成39.5kV、100ns上升沿高压快脉冲。紧凑型张氏放电电极结合紫外(UV)火花预电离,在电极间距为30mm激活区形成均匀辉光放电,注入能量密度达190J/L。激光谐振腔选用平平腔结构,激光工作气体采用SF6和D2,其气体配比优化为10:3,此时获得最大能量输出为877mJ,电光转换效率为1.9%,脉宽约200ns,光斑为30mm×9mm。

氟化氘化学激光器尾气有毒成分检测

检测分析了工作环境中氟化氘(DF)化学激光器尾气中的有毒成分浓度。应用高斯烟气扩散正态方程模式,建立了实验条件下的气体扩散理论模型,计算不同风速下的尾气浓度,根据污染物的浓度时空分布,选定采样点。制定了大气中微量氟含量的采样测定方法,在激光器不同出光条件下采集不同工作区域的大气进行测定,对实验数据进行了分析,并与国家标准进行比对。结果表明,DF激光器尾气排入大气中后,有毒成分在工作环境中有一定的残留,但浓度均在允许的安全范围内。

用激光测量水中的氘

作者描述了根据对连续波氟化氘激光的吸收来测量水中氘浓度的光声方法。这种方法依据这样的事实；氘化水（HDO）吸收某些DF激光辐射，而H2O实际上什么也不吸收（他们指出，天然水中几乎所有的氘都以HDO形式存在）。他们能得到的探测精度大于10％，但是据说；经适当改进后，达到精度1％应当是可能的。可以用水的同位素成分的精确测量来得到关于水分循环的有价值的倍息，例如地下水的水源和流量，降水的渗入和湖泊的蒸发，他们接着船释说，

非稳腔DF激光窗口热效应及其对远场光斑的影响

以非稳腔ＤＦ激光器ＣａＦ＿２输出窗口为例计算了不同输出功率情况下，窗口材料的温升、相应的波前位相变化以及有扩束系统和无扩束系统两种情况下，远场光斑所受的影响，给出了数值计算结果。

中波红外激光技术最新进展

3～5μm中红外波段激光源是近年来备受国内外关注的研究热点,本文综合评述了产生中红外波段激光的5种主要方法(CO2激光倍频技术、泛频CO激光技术、光学参量振荡器、氟化氘激光器、Fe2+∶ZnSe固体激光技术)的国内外发展现状,总结分析了各种方法的关键技术和存在的问题,指出了该技术的未来发展趋势。

激光窗口热效应对光束发散角的影响

以DF激光器CaF_2输出窗口为例计算了三种输出功率(10~3W,10~4W,10~5W)情况下,窗口材料的温升、波阵面畸变及对光束发散角的影响。计算中窗口直径为40mm,厚度为10mm,光束直径为20mm。

大长宽比矩形有源非稳腔模式的数值模拟

利用快速傅里叶变换算法和薄层增益近似方法,在Matlab计算平台上,对大长宽比正支共焦有源谐振腔进行了数值模拟。得到了长宽比为3.6∶1的大功率化学激光器输出的近场模式强度和相位分布,以及理想聚焦下的远场光斑的强度分布。给出了由非均匀增益引起的强度分布不均对远场光斑的影响。得到的近场图像结果和实验结果基本一致,表明本方法可以对大长宽比矩形腔的输出模式进行仿真,从而为激光器的光束质量改善提供计算参考。

基于发射光谱的DF激光器光腔温度与粒子数分布

建立了谱线增益系数与温度、粒子数分布之间及谱线增益系数与谱线强度之间的关系式,对一台燃烧驱动DF激光器的发射光谱进行了测量,利用发射光谱数据计算得到光腔温度为381.4K,分布在振动态能级1与0,振动能级2与1,振动能级3与2的粒子数之比分别为0.60～0.62,0.676 4,0.71～0.74。

中红外DF激光系统宽光谱反射膜的设计与实验测量

报道了目前所做的确定DF激光系统各种宽光谱反射膜性能特性的工作。利用制备的介质金属增强反射镜,由实验获得了DF激光波长为3.8μm时反射率大于99.4％、可见光区和8～14μm红外区平均反射率高于95％的结果。为说明这些反射镜性能,进行了反射率测量和环境试验。

高能激光在舰艇防御中的应用

随着现代科学技术的发展,如何有效防御超高速导弹对舰艇安全构成的威胁成为一个严峻课题。本文分析了高能激光用于舰艇防御时的优越性,阐述了海洋环境对激光器的特殊要求,分别介绍了氟化氘(DF)激光器、自由电子激光器(FEL)及固体激光器(SSL)等3种比较适合在海洋大气环境中使用的高能激光器的原理、发展状况,最后对它们进行了综合比较。DF激光器技术比较成熟,但不适合于近海环境作战;FEL和SSL激光器尚处于发展的初期阶段,技术还不够成熟,但其波长适于近海作战,是未来海军高能激光武器的发展方向。

光束定向器中膜厚不均匀性对远场性能的影响

讨论ＤＦ（氟化）强激光系统光束定向器中的光学薄膜，用偏振光线追迹分析定向器出瞳主激光、信标光偏振态变化，计算膜厚不均匀性对远场性能的影响。

HF和DF分子双光子布居转移过程中的同位素效应

通过求解含时薛定谔方程，研究TXF（X=H，D）分子体系双光子共振条件下布居转移过程中的同位素效应．对于这两个分子体系，基电子态上的振动能级v=O和v=2被考虑成幸刀始态和目标态．详细讨论了激光场峰值强度和脉冲持续时间对布居转移过程的影响．脉冲持续时间需要长于860fs才能保证DF分子体系可以获得较为显著的布居转移几率（大于80％），而对于HF分子体系，该参数只需长于460fs．与HF分子体系相比，中间态v=1和较高的v=3振动态会对DF分子体系的双光子共振布居转移过程产生更重要的影响．

HF-DF双波段激光器腔内基态分子光吸收对输出性能的影响

开展了HF/DF激光器谐振腔内基态分子光吸收对其输出性能影响的实验研究,测量并分析了从不同位置注入H2/D2时激光器的输出功率和光谱变化。结果表明:振动基态HF(ν=0)/DF(ν=0)分子通过单光子共振机制吸收1P支谱线,通过双光子共振机制吸收2P支谱线;振动-转动激射带间存在一定程度的级联跃迁效应;在基态分子与激发态分子数量相当(1···1)的情况下,HF激光器输出功率降低了50%左右,DF激光器输出功率降低了90%左右;利用传统的燃料组合研制燃烧驱动HF-DF双波段化学激光器是不可行的。

固体高能激光武器

20年前,当罗纳德·里根总统提出它的"战略防御倡议"时,高能激光器的研制者所面临的最大问题之一,是要使它们脱离地面工作.据说那时一位身居高位的科学家曾经开了一个玩笑,说这种激光武器实在太庞大,其唯一的用途,可能就是把它们投到敌方的目标上.最大的试验装置称为MIRAL的氟化氘化学激光器,一次可以产生200MW功率,可持续几秒钟.但是这种庞大的激光器需要一个像火箭发动机那样的燃料系统,因为它要消耗大量的化学燃料.