电激励连续波泛频氟化氢化学激光器的实验研究

论文摘要

本文从HF化学激光的基本原理出发,比较分析了HF（v, J）分子的泛频激射和基频激射的异同,指出实现泛频HF激光的困难在于对基频振荡的抑制,关键是实现腔镜对HF激光泛频波段（1.3-1.4μm）的高反射率和基频波段（2.5-3.0μm）的高透射率。本文以一台电激励连续波HF化学激光器作为研究平台,结合HF基频出光实验数据,估算出激光器内的HF基频的小信号增益系数范围为0.04cm-10.055cm-1,根据基频和泛频增益系数的关系,推算出泛频小信号增益系数范围为0.04%cm-10.55%cm-1;利用振荡阈值条件选取腔镜膜层反射率,并参考国外泛频HF化学激光器的腔镜参数,加工了镀有波段选择性膜层的腔镜并进行了实验研究,腔镜的反射率参数如下:全反镜在泛频波段反射率R1>99%,基频波段反射率R1′<2%;输出耦合镜在泛频波段反射率R2≈98%,基频波段反射率R2′<2%。实验在H2喷注孔下游1mm的光轴位置处获得了3.5W的泛频HF激光,泛频效率为10%,谱线成分为P20（6）和P20（7）,同时伴有0.7W的基频输出,60cm处光斑尺寸为10mm×7mm;重复泛频出光实验时获得W级的基频输出,谱线成分为P2（3）和P2（4）;改变光轴位置到H2喷注孔下游0.5mm和2mm处仅得到基频输出,0.5mm处的功率为2W,谱线成分为P2（4）和P2（5）;2mm处的功率为4W,谱线成分为P2（4）或P2（5）;将氟源换成SF6后激光器没有获得激光输出。对实验结果的分析表明,无法重复获得泛频输出的原因主要是腔镜膜层的退化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及国内外研究进展
• 1.2 主要研究内容及方法
• 1.3 论文的结构安排
• 第二章 泛频HF化学激光器的基本理论
• 2.1 HF化学激光的基本原理
• 2.1.1 HF化学泵浦反应
• 2.1.2 振-转能级和谱线的计算
• 2.1.3 增益系数
• 2.2 泛频HF激光的特点和实现的关键
• 2.2.1 泛频HF激光的特点
• 2.2.2 实现泛频HF激光的困难与关键
• 2.3 本章小结
• 第三章 泛频HF化学激光器腔镜参数选取研究
• 3.1 腔镜选取参数选取研究流程
• 3.2 泛频HF小信号增益系数估算
• 3.2.1 Rigrod功率提取理论
• 3.2.2 泛频增益系数估算
• 3.3 泛频HF腔镜反射率选取
• 3.3.1 振荡阈值条件
• 3.3.2 腔镜反射率计算
• 3.3.3 国外相关参考数据
• 3.3.4 腔镜反射率选择
• 3.4 腔镜镀膜
• 3.4.1 国内外泛频腔镜镀膜情况
• 3.4.2 泛频腔镜镀制
• 3.4.3 泛频腔镜性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 泛频HF激光器的实验研究及结果分析
• 4.1 实验平台介绍
• 4.1.1 激光器系统的组成和功能
• 4.1.2 激光器的核心组件
• 4.1.3 辅助系统
• 4.2 实验准备工作
• 4.2.1 测量设备
• 4.2.2 准直光和腔镜的调节
• 4.3 光轴位置实验确定
• 4.4 泛频HF出光实验研究
• 4.4.1 光轴在1mm处的泛频出光实验
• 4.4.2 泛频出光的重复性实验研究
• 4.4.3 光轴在0.5mm和2mm处的泛频实验
• 6 的泛频出光实验研究'>4.4.4 氟源换为SF₆的泛频出光实验研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文