为了研究燃烧驱动DF/HF化学激光器燃烧室内H₂/NF₃（或D₂/NF₃）的混合燃烧特性，搭建了小型燃烧室平台。采用火焰荧光光谱法对燃烧室内H₂/NF₃燃烧火焰的形状和温度分布进行了测量和分析，光谱测量结果表明：在紫外可见光谱区域，H₂/NF₃燃烧火焰的自发光主要由N₂（B）、NF（b）、NH（A）等电子激发态分子的辐射跃迁产生，其中N₂（B）和NH（A）是燃烧过程中的关键物质成分，其发光强度可以很好地表征火焰燃烧的剧烈程度，可以用于定量测定燃烧火焰的长度；在近红外光谱区域，H₂/NF₃燃烧火焰自发光的光谱主要由HF（v）振动激发态分子的第一泛频振动转动跃迁谱带组成。利用HF（v=2→v=0）谱带的转动结构强度分布，结合电动平移台，给出了火焰温度沿气流方向的分布情况。考察了气体配比系数（NF₃与H₂的流量之比）对燃烧火焰温度分布的影响，结果显示：当气体配比系数较小时，燃烧室内气体温度沿气流方向下降得较为平缓；随着气体配比系数逐渐增大，气体温度沿气流方向下降得越来越快。燃烧火焰长度和火焰温度分布测量结果表明，燃烧室内的化学反应可能分为两个过程：一个是H₂/NF₃剧烈快速燃烧过程，此过程非常快，几乎一混合便立刻燃烧；另一个是过量NF₃在高温下的热解离过程，此过程相对较慢，并且温度越低NF₃的热解离越慢。因此，当NF₃的占比较大时，需要较长的燃烧室滞留时间才能使过量的NF₃充分解离为氟原子。

利用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS), 基于吸收光谱的多普勒展宽原理, 对D2/NF3燃烧驱动的HBr化学激光器, 进行了光腔和扩压段的气体温度测量实验研究。为了有效地测量TDLAS吸收光谱, 选用了主气流中吸收系数较大的HF分子(2-0)振动谱带的R2谱线作为研究对象。实验中利用一台中心波长1 273 nm的分布反馈式(DFB)二极管激光器, 搭建了一套基于直接吸收法TDLAS的HBr化学激光器气体温度测量系统。通过对HF分子的吸收谱线进行Voigt线型拟合, 获得了多普勒展宽宽度, 从而给出了光腔和扩压段气体温度。在进行时域频域变换时, 使用了一台自由光谱范围(FSR)为1.5 GHz的F-P标准具用于频率校准。实验测量结果表明, 光腔温度约为280 K, 扩压段温度约为400 K。实验过程中的碰撞展宽和多普勒展宽的比值小于0.1, 表明多普勒展宽为主, 能够方便地用HF吸收光谱的展宽来监测光腔和扩压段的气体温度。

为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH3气体浓度的检测, 采用扫描腔长的方法, 以分布反馈式可调谐半导体激光器作光源, 用两块高反射率平凹透镜(反射率约为99.9%, 曲率半径约为1m)组成的光学谐振腔作吸收池, 搭建腔增强吸收光谱装置。在34cm长的吸收池内测量NH3气体分子在1.5μm附近的弱吸收谱线;通过不断增加NH3气体浓度来改变腔内压强, 每充入一次NH3都测量并保存一次吸收光谱。通过数据处理, 分析谱线宽度随气体浓度变化的关系以及吸收度随腔内压强增加的变化情况, 发现都能呈现出良好的线性关系, 并对残差噪声进行统计分析, 得到了3.3×10-8cm-1的最小探测灵敏度。结果表明,高探测灵敏度的腔增强吸收光谱技术, 可以实现NH3气体浓度的测量, 并能得到较好的探测精度。

对以D2为燃料、NF3为氧化剂的纯化学燃烧驱动的HBr化学激光进行了研究。抽运反应为H+Br2 → HBr(v≤6,J)+Br，氢原子由F+H2→HF+H反应提供，氟原子则由D2/NF3混合气体燃烧热解生成，激光提取所需的低温低压和快速流动条件由超音速流动系统完成。对由全反反射镜和部分反射(98%)输出镜组成的稳定腔进行了能量提取，获得了P2(4)、P2(5)、P3(5)和P3(6)的稳定激光输出，最大激光输出功率为14.3 W。

燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态, 为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等）, 另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程, 然而不幸的是这些物种的吸收较小。为了利用吸收光谱对这些弱吸收的关键基态物种进行研究, 建立了基于离轴式布局的腔增强吸收光谱装置, 该装置由光源部分、谐振腔部分和光电接收部分组成, 其中谐振腔部分处于真空仓内。为了验证该装置的性能, 测量了痕量氨气和水汽的吸收光谱。实验结果表明: 该装置的等噪声吸收系数达到了1.6×10-8 cm-1, 表明该装置可以用于氟化氢化学激光器中关键痕量物种的测量诊断工作。

利用介质阻挡射频放电产生了单重态氧，实验中在放电气体中加入了一定量的NO气体以提高单重态氧的相对产率。通过研究放电出口处单重态氧发光强度与NO流量的变化关系，考查了NO分子对放电产生单重态氧的影响。实验结果表明，NO分子对单重态氧相对产率的提高作用呈现出先迅速增强，继而缓慢达到饱和并略有下降。在所设计的实验条件下，最佳NO流量应为O2流量的3%左右。给出了NO分子对放电产生单重态氧浓度的拟合公式，拟合结果与实验值吻合很好。从化学反应机理上对该公式给出了解释，提出了NO分子猝灭氧原子过程的一种新的可能机理，估算出该过程的速率常数为1.8×10-30 cm6/s。

A pulsed chemical oxygen-iodine laser (COIL) using atomic iodine generated by volumetric discharge of CH3I is developed and tested. COIL with a gain length of 60 cm is energized by a square pipe-array jet singlet oxygen generator with basic hydrogen peroxide pumping circulations and operated at subsonic gas flow. Maximum output energy of 4.3 J, pulse duration of 50 μs, specific energy extraction from the active medium of 2.0 J/L, and the maximum chemical efficiency of 12.5% are achieved at a chlorine flow rate of 55 mmole/s.