国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙, 410073
针对现有燃烧驱动氟化氘(DF)化学激光器测控系统体积庞大、接线复杂等诸多不足，在分析化学激光器测控系统基本功能需求和运行特点的基础上，以PIC单片机为硬件核心，研制出一套采用电池组供电、测控指令与数据可无线射频或485总线传输、可由PC终端和安卓手持终端两种上位机控制的嵌入式智能测控系统。该系统具有采集流场参数数据、控制气体燃料供给时序、闭环调控燃料流量等功能。功能板测试实验结果表明，该系统可完全嵌入激光器系统中，具有体积小、接线少、重量轻、扩展性好、抗干扰能力强、数据安全性好等优点，应用前景良好，同时为化学激光器测控系统的紧凑化设计奠定了坚实的基础。
激光器 PIC单片机 嵌入式智能测控系统 流量闭环调控 紧凑化
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Abstract
College of Optoelectric Science and Engineering, National University of Defence Technology, Changsha 410073, China
A Closed Cavity measuring platform is built on the basis of a 1000 W-class direct current (DC)-discharge drived continuous-wave (CW) HF/DF chemical laser. On this platform, the absorption coefficients of optical thin films coated on the surfaces of monocrystalline silicon substrates, at the wavelength of 3.6–4.1 μm, is measured, when the power density on the surfaces of optical thin films reaches about 3.16 kW/cm2. The measuring principle and structure of the Closed Cavity is introduced. The temperature curves and balanced temperature rises of the film-substrate systems under test measured through the experiment is presented in this Letter. The experiments show high reliability, good repeatability and strong practicality. The Closed Cavity measuring platform is applicable for not only absorption measurement but other performance measurement of optical thin films under high power density.
310.6860 Thin films, optical properties 140.3070 Infrared and far-infrared lasers 140.3330 Laser damage 140.3460 Lasers Chinese Optics Letters
2015, 13(3): 033101
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
对一台小型电激励连续波DF化学激光器进行了实验研究，在光轴位于喷管阵列出口平面下游10 mm处和15 mm处分别进行了出光实验，得到188.4 W和205.8 W的DF激光输出，输出激光波长为3.6~4.1 μm，激光器的电效率分别为2.3%和2.5%。该小型电激励连续波DF化学激光器长时间(100 s)运行的功率稳定性峰谷值和均方根值分别为±1.04%和0.49%，工作状态较为稳定，实验可重复性好，操作方便，是强光条件下镜片膜层吸收系数测量的适用红外激光光源。
激光器 电激励DF化学激光器 红外激光光源 laser DC-discharge excited DF chemical laser infrared laser source 强激光与粒子束
2015, 27(11): 111005
国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
针对现有大功率DF/HF化学激光器增益发生器存在的喷管喉道烧蚀问题，采用狭缝气膜冷却式喷管实现对喷管壁面和喉道的保护。通过对不同气膜流量下喷管中流场参数的变化进行数值模拟，分析出气膜对主气流流动的影响，并得到气膜、主气流的理论喉道宽度与喷管物理喉道宽度之间的经验关系式，这对于狭缝气膜冷却式喷管喉道的设计具有指导意义。
激光器 DF/HF化学激光器 喷管烧蚀 气膜冷却 数值模拟 中国激光
2013, 40(s1): s102005
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
开展了HF/DF激光器谐振腔内基态分子光吸收对其输出性能影响的实验研究，测量并分析了从不同位置注入H2/D2时激光器的输出功率和光谱变化。结果表明：振动基态HF(ν=0)/DF(ν=0)分子通过单光子共振机制吸收1P支谱线，通过双光子共振机制吸收2P支谱线；振动转动激射带间存在一定程度的级联跃迁效应；在基态分子与激发态分子数量相当(11)的情况下，HF激光器输出功率降低了50%左右，DF激光器输出功率降低了90%左右；利用传统的燃料组合研制燃烧驱动HF-DF双波段化学激光器是不可行的。
激光器 氟化氢激光器 氟化氘激光器 光吸收 双波段激光
1 中国人民解放军 63892部队, 河南 洛阳 471003
2 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
通过分析非稳腔DF化学激光器光腔内激光路径特性, 指出非稳腔DF化学激光器输出光斑上下游光谱振荡路径不同导致输出光谱存在一定差异。试验测量了一台连续波DF化学激光器光斑上下游光谱, 结果表明：非稳腔DF化学激光器光斑上下游光谱主要谱线成分未见显著差异; 光斑上下游谱线相对强度存在一定差异; 光斑上游各谱带相对强度最大值谱线转动量子数趋向于各谱带低转动量子数方向。根据实测光谱, 对光斑上下游光谱所表征光腔温度和相对粒子数范围进行了估算, 得到光腔上游平均温度要低于光腔下游平均温度。
DF化学激光器 光谱测量 光斑上下游 光腔温度 相对粒子数 DF chemical laser spectral measurement upstream and downstream of laser spot cavity temperature particle population ratio
国防科学技术大学光电科学与工程学院， 湖南 长沙 410073
采用激发态DF(v)传能给CO2(0000)的方式，在双波段激光实验平台中的CO2增益模块上实现了10P20(944.27 cm-1)、10P12(955.26 cm-1)CO2激光输出。从流量控制、燃料注入方式、最佳光轴位置、功率稳定性和激光光斑五个方面开展研究，获得了DF-CO2激光最大输出功率为2.3 W，激光器运转腔压为2 kPa左右。
激光器 DF-CO2激光 传能 电激励
1 国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 中国人民解放军装备学院, 北京 101416
3 海军航空工程学院 控制工程系, 山东 烟台 264001
加工了射流式水冷铜镜模型, 采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图, 证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化, 实验结果与数值模拟吻合较好, 验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况, 对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明, 高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用, 射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外, 进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响, 结果表明：在孔数一定的情况下, 采用更大口径的冷却孔, 镜面冷却速度快、镜面最大温度低, 可以获得更小的镜面形变；采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。
激光器 射流式水冷铜镜 换热性能 高能化学激光器 数值模拟 lasers water jet cooled copper mirror heat transfer performance high power chemical lasers numerical simulation
Author Affiliations
Abstract
We propose a continuous-wave (CW) middle infrared (MIR) and long infrared (LIR) dual-band laser for the calibration and effect research of infrared detecting and imaging systems. A total output power of 18 W is achieved by the proposed dual-band laser through one DF gain medium module and one parallel placed CO2 gain medium module using a common stable resonator and output mirror with nominal transmissivities of ~5% in the MIR band and ~10% in the LIR band. Spectra of dual-band laser are acquired. The power extracting efficiency of this dual-band laser can be significantly improved, as validated by a single-band test of optimized parameters.
140.3070 Infrared and far-infrared lasers 110.3080 Infrared imaging 140.1550 Chemical lasers 140.3470 Lasers, carbon dioxide Chinese Optics Letters
2012, 10(3): 031404
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
对中远红外双波段激光器中DF和CO2两种增益介质的匹配进行了研究。根据对DF和CO2两种增益介质分布的理论分析，发现DF相比于CO2介质增益峰值位置更靠前，激活区长度更短，据此设计加工了一台双波段激光器，使CO2气体注入孔位置可调，通过D2和CO2注入孔位置的差别来实现两种介质增益峰值位置的匹配。实验证明了这种设计是有效的，并确定了激光器共同光轴的最佳位置位于D2气注入孔下游3 mm,CO2注入孔下游33 mm处，此处双波段激光的输出功率均接近最大值。
双波段激光器 增益介质 中红外 远红外 dual-band laser gain medium mid-infrared far-infrared DF DF CO2 CO2 强激光与粒子束
2011, 23(12): 3279
