用于激光推进的球隙火花开关放电特性的研究

在自行研制的高压球隙火花开关上,研究短间隙下(6 mm)不同工作气压、不同冷却气体速度对开关工作电压范围、延迟时间和抖动时间的影响及规律。结果表明:提高气压能扩大工作电压范围,增加开关的时延;吹气能够降低开关的时延,但增加开关的抖动时间。在本实验条件下,将开关工作气压从1×105Pa提高到2×105Pa,工作电压范围扩大了50%以上,但开关的时延增加了20 ns,抖动增加了10 ns;有气体冷却时开关的延迟时间比起无吹气时要小几十个纳秒。     

高能CO2激光腔镜高反介质薄膜的传输特性

为了获得适用于高能CO2激光器的高抗破坏阈值高反薄膜,以10.6μm高反膜ZnSe/YbF3,PbTe/BaF2膜系为例,数值模拟了激光在高反介质膜中的传输的场特性;给出了激光在多层介质膜中的场强分布、温度场分布及热应力分布。结果表明硅镜基体上的PbTe/BaF2膜系所需膜层厚度小、膜层数少,反射率可高达99.98%。     

吸气模式激光推进空气等离子体光谱

利用实验室自行研制的紫外预电离CO2激光器进行了激光等离子体实验,实验采用底面直径均为60mm,焦距分别为5 mm和10 mm的两种抛物面光船。介绍了激光等离子体光谱和明显的特征谱线,以及激光等离子体温度估计模型;分析了两种光船对激光等离子体的影响。实验表明:相同底面直径10 mm焦距光船产生的等离子体信号峰值和持续时间均略大于5 mm焦距光船;10 mm焦距光船产生的等离子体温度明显高于5 mm的,最大温度产生时间比5 mm光船要晚一些。     

电极面型对横向激励高气压CO2激光器放电的影响

计算并讨论了均匀场电极中电极板安装结构、电极板厚度对实际电场分布影响。计算表明在基本参数类似的条件下,近罗可夫斯基电极表面电场强度具有17%的非均匀性,但在垂直放电方向的对称面上却有更好的均匀性。对放电区辉光的时间积分照片和像增强型CCD相机记录的瞬态照片进行了分析,结果表明:电极表面的电场强度分布,仅对放电的初始发展具有影响,而放电区中央的电场分布以及预电离强度,对最终放电区的均匀性具有决定性的影响。     

脉冲激光输出模式对介质薄膜损伤的影响

采用单横模(TEM01)和多模横向激励高气压(TEA)脉冲二氧化碳激光器和不同焦距的透镜对10.6μm的增透膜进行了破坏实验,对破坏样品进行了显微分析,研究了不同激光模式和不同焦距透镜对薄膜破坏的影响。实验结果表明,在短焦距透镜聚焦时,相同能量密度的单横模激光脉冲焦距前比焦距后更容易造成薄膜的损伤,破坏阈值相差5 J/cm2;使用长焦距透镜聚焦时,在单模激光脉冲和多模激光脉冲幅照下薄膜的损伤阈值基本相同,但比使用短焦距单模激光测量到的损伤阈值高。     

同轴非稳腔凸镜的涡流管冷却及稳定性

横向激励大气压(Transversely excited atmospheric,TEA)CO2同轴非稳腔激光器凸镜因热积累发生变形,对输出光束质量影响显著。为了改善TEA CO2同轴非稳腔激光器输出光束质量,采用涡流管低温气流冷却凸镜。应用有限元方法模拟计算了涡流管低温气流冷却对凸镜镜面热变形的影响,计算结果表明,随着激光器工作时间的延续,涡流管冷却对TEACO2同轴非稳腔激光器凸镜热积累导致的变形有较为显著的改善。实验实时监测了单脉冲平均能量18.3 J,激光器工作频率3 Hz,连续运行300 s,的光束模式。没有涡流管冷却时衍付极限信数因子β值由3.52变化到6.94,采用涡流管冷却后,β值仅由3.50变化到3.88。结果表明,涡流管冷却对提高光束质量稳定性有明显效果。