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高平均功率高重复频率TEA CO_2激光器系统关键技术研究

高平均功率高重复频率TEA CO_2激光器在激光材料处理、激光大气污染探测、激光测距雷达、光电对抗、激光推进、激光化学等领域中有重要的应用前景。本文围绕高平均功率高重复频率TEA CO_2激光器若干关键技术的研究和系统集成,进行了大量理论及实验研究工作,主要取得了以下成绩:(1) 设计出一个通用的电极设计软件界面,可以用于各种参数条件下的三维均匀场电极设计。引入有限元软件ANSYS分析了加工误差和装配误差对整个Ersnt电极系统电场均匀性的影响。(2) 成功地将印刷电路板预电离方式比例放大到大体积放电,研制成功一台3.6kW平均功率TEA CO_2激光器。并进一步探索TEA CO_2激光器的预电离机理,研究发现阴极表面预电离对获得均匀的大体积主放电起决定性作用。(3) 研制成功一台12kW平均功率TEA CO_2激光器。证实了在万瓦级高平均输出功率水平下采用旋转火花隙作为大功率高压开关的可行性。为旋转火花隙在更高输出功率的TEA  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

用于相位共轭的TEA CO_2激光器猫眼谐振腔的研究

随着TEACO_2激光器技术的日益成熟,它已经在工业加工、军事、环境保护和科学研究等许多领域中被广泛应用。最近国际上的热门研究领域激光推进,TEACO_2激光器被认为是最可选激光器之一。光束质量是影响这种远距离传输应用的关键因素。相位共轭自适应谐振腔被认为是改善TEACO_2激光器光束质量的最佳方案。为获得高光束质量的高功率TEACO_2激光,本文对相位共轭自适应谐振腔的基本原理以及这种谐振腔必需的高光束质量的泵浦光源的产生方法进行了理论和实验探索。本文首先介绍了相位共轭基本原理和关键技术,并重点介绍了四波混频产生相位共轭的基本原理和相位共轭谐振腔的特性。实现相位共轭首先必须得到高光束质量的泵浦光。而猫眼谐振腔因其良好的逆向反射特性,被认为是得到高光束质量泵浦光的最有效的方法之一。因此,本文随后从理论上分析研究了猫眼谐振腔的特性,同时还根据实验条件进行了理论计算。通过比较分析各种光束质量评价方法后,确定采用衍射极限倍数β作为实验...  (本文共67页) 本文目录 | 阅读全文>>

《激光与红外》2006年04期
激光与红外

光栅选线TEA CO_2激光快速调谐技术研究

1引言高重复频率快速调谐TEA CO2激光器除具有一般TEA CO2激光器的优点外,还具有输出波长可以在9~11μm范围内快速调谐,以及能同时输出较高的平均功率和脉冲峰值功率的特点。因此TEACO2激光快速调谐技术与已趋于成熟的光学发射天线技术和数据处理技术相结合,就可以制成CO2激光差分吸收雷达,用来遥测大气中的污染气体,对提高城市环境监测的能力,具有重大的意义[1]。在TEA CO2激光调谐实验中,通常使用的调谐方法包括:注入锁定、低锐度F-P耦合腔及光栅选线等,光栅选线是最常采用的一种方法,而常用的TEA CO2激光光栅选线快速调谐技术主要有:旋转多面光栅法[2]、振镜+固定光栅法[3]、多面体旋转棱镜+固定光栅法[4]、单片机控制高频步进电机旋转光栅法[5]等。本文介绍一种新型的快速调谐方案,利用直驱交流伺服电机驱动光栅旋转,并采用光栅定位同步触发技术,实现重复频率运转方式下TEA CO2激光器的快速调谐。本方案具有如下...  (本文共4页) 阅读全文>>

《红外与激光工程》2007年05期
红外与激光工程

光栅选线TEA CO_2激光快速调谐实验研究

0引言高功率高重复频率快速调谐TEA CO2激光器在激光大气探测[1]、激光加工、激光化学等领域具有泛广的应用前景,围绕光栅选线TEA CO2激光快速调谐技术中的若干关键技术问题,进行了一系列实验研究。在TEA CO2激光调谐实验中通常使用的调谐方法包括注入锁定、低锐度F!P耦合腔及光栅选线等,光栅选线是最常采用的一种方法,而常用的TEA CO2激光光栅选线快速调谐技术主要有旋转多面光栅法[2]、振镜+固定光栅法[3]、多面体旋转棱镜+固定光栅法[4]、单片机控制高频步进电机旋转光栅法[5-6]等。介绍了一种新型的快速调谐方案,利用直驱交流伺服电机驱动光栅旋转,并采用光栅定位同步触发技术,实现重复频率运转方式下TEA CO2激光器的快速调谐。该方案具有如下优点:调谐范围大,可实现整个CO2激光谱线范围内任意两条谱线的快速调谐;可输出较高的能量和脉冲峰值功率;结构简单,使用方便,稳定性好;定位精度高,集成化程度高。1实验装置文中的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《光学与光电技术》2005年04期
光学与光电技术

TEA CO_2激光器的电极与放电研究

1引言采用横向放电技术可以解决TEA CO2激光器放电电压要求过高的难题。但由于电极间距较短,放电面积较大,不易保证整个面积都能产生均匀放电,因此如何获得大面积均匀放电是TEA CO2激光器的关键技术。本文从均匀场电极的设计和本实验室现有电极的分析及其放电实验两方面对这一问题进行了讨论。2电极面型的设计思想与方法在双放电、紫外预电离及电子束维持的TEA CO2激光器中,主放电电极的截面要求有适当的形状,使得在电极范围内的电场强度分布均匀,而在电极边缘附近的电场强度低于主电极范围内的电场强度。这样对于保证在大面积范围内获得均匀放电有着重要的作用。现已有几种电极面型可以近似地满足上述要求,其中以Rogowski电极[1]、Chang电极[2]和Ernst电极[3]最为常见。Rogowski电极的设计思想是从平行平板电极出发,通过电位等势面与电场线之间的变换关系[2],推导出π/2等势面时,电场强度最低,这时的电极形状可以使得电极边缘...  (本文共4页) 阅读全文>>

《光电子·激光》1991年02期
光电子·激光

激励电路参数对TEA CO_2激光器寿命的影响

一、引言 在激光测距、跟踪和雷达等军用系统中,对高重复率小型TEA co:激光器的应用要求在日益增长,提高激光器工作的稳定性就十分重要了. 在TEA CO:激光器中,通常都是采用Co汁N尹He等三种气体棍合物做工作气体.在气体中形成高电流、均匀的脉冲辉光放电时,不仅增加了气体的温度,而且气体中的CoZ分子在电子碰撞下将引起分解,COZ+石,Co+0+e’这种分解过程将导致输出功率的下降;与此同时,当工作气体中02的浓度达到(l .5一2)%时川,又极易产生弧光放电.这时不但输出功率有明显下降,而且又会加剧Co:分子的分解,使后续放电脉冲出现弧光的几率大大增加,·输出功率又明显下降. 在高重复率小型TEA coZ激光器设计中,可以采用均匀场电极形状IzJ、预电离技术l3]、气体循环141和冷却措施Isl来实现均匀的辉光放电激励,减缓co:分子的分解.本文则对放电激励电路中电容参数进行了分析,并在实验中证明,储能电容和蜂值电容存在一...  (本文共5页) 阅读全文>>