论文部分内容阅读
高重复频率可调谐TEA CO2激光器在许多重要领域有着广泛的应用。本论文基于所研制的高重复频率管状同轴结构预电离可调谐TEA CO2激光器,详细研究了其可调谐输出特性,主要取得了如下成果:
1.建立了采用光桥结构的折叠腔TEA CO2激光器实验装置。利用光栅选线方案,采用光栅谐振腔,实现了TEACO2激光的可调谐输出。
2.开展了整个可调谐区域的激光调谐输出实验,实验总共得到73条谱线,波长范围为9.19μm~10.8μm,单脉冲能量范围为0.3J~3.0J。其中单脉冲能量超过2J的有45条谱线,单脉冲能量在1J至2J之间的有19条谱线,1J以下的有9条谱线。
3.比较了40%,50%,60%三组输出耦合率下10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)线的激光脉冲能量。在30kPa,35kPa,40kPa三组气压下,60%耦合率下输出的脉冲能量最大。在60%耦合率下,对于上述四条谱线,获得最高的激光脉冲能量分别为3.9J,3.8J,3.9J,3.9J,获得的最高电光转换效率依次为10.2%,10.6%,10.7%,10.6%。
4.研究了上述四条谱线输出的激光脉宽特性。实验表明,随着气压的增高,四条谱线的激光脉冲宽度随之变小。在相同的激励条件下,四条谱线的脉冲宽度各不相同,其中9R(20)的脉冲宽度值最大。测量了光束的远场发散角,其值为2.6mrad。
5.比较了1:1:4,1:2:4,1:2:6,1:3:6这几种气体配比下脉冲能量的大小。在30kPa下,1:2:4气体配比为最佳气体配比。在35kPa和40kPa下,1:1:4气体配比为最佳气体配比。
6.研究了不同储能电容对脉冲能量的影响。在储能电容85nF下,对于10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线,获得最高的脉冲能量分别为5.3J,5.4J,5.5J,5.1J,获得的最大电光转换效率分别为10.3%,10.7%,11%,10.7%。实验中激光器获得最大的比注入能量为266.1J/L·atm;在获得最大比注入能量的同时,9P(20)的比输出能量最大,其值为20.8 J/L·atm。比较了60nF和85nF两种储能电容下的激光脉冲能量值。从实验数据得出:在相同工作电压下,85nF下的脉冲能量大约为60nF的1.42倍。随着注入能量的增大,脉冲能量近似线性的增高。
7.实现了激光器的高重复频率可调谐输出,最高重复频率为190Hz,此时的10P(20),10R(20),9P(20),9R(20)四条谱线的平均功率分别为321w,322W,340W,338W。