为了研究碱金属蒸气电离对半导体抽运碱金属激光器(DPAL)定标放大的影响, 采用适宜于短脉冲激光抽运源的光电流法来测量碱金属蒸气电离度, 并开展了铯蒸气电离度同激光抽运功率密度、碱金属池温度、抽运激光器重复频率之间关系的实验研究。结果表明, 在不考虑热效应的情况下, 即使抽运激光的功率密度高达3×108W/cm2、碱金属池温度150℃、氦气缓冲气压力9.33×104Pa条件下, 铯蒸气的电离度也仅仅达到1%左右; 在碱金属池温度从122℃升高至163℃的过程中, 相对于铯蒸气粒子数密度的显著增大, 铯蒸气电离度的变化非常小。该研究结果对于铯DPAL通过增加抽运激光功率密度和提高碱金属池温度进行定标放大具有非常积极的意义。

载气密闭循环氧碘化学激光器技术是一种有望大幅减小氧碘化学激光器体积和降低运行成本的技术, 然而至今鲜见相关实验报道。采用超音速喷管加双螺杆真空泵建成了模拟实验装置, 并通过测量超音速喷管前后和双螺杆真空泵出入口处的气动参数的方法开展了载气密闭循环氧碘化学激光器的可行性研究和工作稳定性模拟实验研究。模拟实验研究结果证明了该技术的可行性, 发现并分析了其光腔压力随双螺杆真空泵转速提高而出现压力拐点的现象, 确定了其稳定运行工作条件, 为实现载气密闭循环氧碘化学激光器的真正运行和小型化奠定了良好的基础。

采用水热法在石英衬底上以Zn(CH3COO)2·2H2O和Co(NO3)2·6H2O水溶液为源溶液，以C6H12N4(HMT)溶液作为催化剂，在较低温度下制备了Co掺杂的ZnO纳米棒。采用 X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所生长ZnO纳米棒的晶体结构和表面形貌进行了表征，考察了Co掺杂对ZnO纳米棒微观结构和对发光性能影响的机制。结果表明：Co掺杂的ZnO纳米棒呈六方纤锌矿结构，具有沿(002)面择优生长特性，Co掺杂使ZnO纳米棒的直径变细；同时室温光致发光(PL)谱检测显示Co掺杂ZnO纳米棒具有很强的近带边紫外发光峰，而与深能级相关的缺陷发光峰则很弱。本研究采用水热法在石英衬底上于较低温度下生长出了具有较高光学质量的Co掺杂ZnO纳米棒。

实验研究了用化学法产生碘分子作为碘源的氧碘化学激光器。该氧碘化学激光器采用列管单重态氧发生器,超音速氧碘混合喷管设计马赫数为2.5,增益区长度为26.5 cm。在氯气流量为353 mmol/s时,输出功率为7.8kW,相应的化学效率为24.5%。

采用Gaussian程序软件包,在RHF/Lanl2dz计算水平上,计算了由4类无机固体反应物(包括碱金属的过氧化物或超氧化物、碱土金属的过氧化物或超氧化物)与3类气体反应物(包括卤素气体、卤化氢气体和卤化氘气体)所组合的12种可产生单重态氧(O2(1Δg))的气固化学反应体系的热力学参数(如反应焓变、Gibbs反应自由能变化值以及化学反应平衡常数).计算结果结合O2(1Δg)在氧碘化学激光器(COIL)中的实际应用,分析比较了不同固体反应物和不同气体反应物对气固化学反应体系产生O2(1Δg)的影响.分析结果表明:大部分的上述气固化学反应体系的Gibbs反应自由能变化值为负值,反应可自发进行;但在所有的气固化学反应体系组合中,由碱金属超氧化物与F2或Cl2组成的气固化学反应体系的反应生成热是比较少的,这有利于气固化学反应体系产生的O2(1Δg)用于COIL中.分析同时表明由碱金属超氧化物(如LiO2,NaO2或KO2)与卤素气体(如F2或Cl2)所组成的气固化学反应体系能更高效地产生O2(1Δg),较适合用于COIL中.

介绍了一种新的产生单重态氧(O2(1△g))的气固化学反应体系,即在固定床式反应器中采用固体过氧化钠粉末与氯气(Na2O2/Cl2)进行反应的气固化学反应体系.实验分别通过用对近红外敏感的光谱仪和锗探头监测了反应产生的O2(1△g)的发射光谱和1 270 nm的光信号,同时通过数据采集系统监测了反应池固体反应层和测试池中气体的温度的变化曲线.实验测得了O2(1△g)在1 270 nm附近的特征发射光谱,此光谱表明该体系是一个很好的产生O2(1△g)的体系,同时,实验现象表明该反应是强放热反应.

分析了氧碘化学激光器(COIL)在无稀释气条件下工作所带来的一系列问题和对其性能的影响,并提出了相应的解决方法,进而对COIL结构和相关参数进行了有针对性的设计和实验研究.在氯气流量为117.6 mmol/s时,平均输出功率2.25 kW,化学效率达到21.1%,比功率0.22 J/g;分别以氦气和氮气为稀释气,对COIL进行了参数和实验数据比较.

分析了利用吸收光谱法测量氧碘化学激光器的水汽含量的原理,在氯气流量为0.1 mol/s的N₂-COIL上进行了测试实验.实验结果显示,在常规工作条件下,由于BHP温度变化所引起的水汽百分含量变化仅为0.1%,可以忽略;水汽含量随稀释气体流量增大而增加,气体流速是引起水汽含量变化的主要原因,实验中应把氯气和氧气的比例控制在4∶1之内.

对氧碘化学激光器的单重态氧发生器(SOG)进行了改进,采用横向射流方式,并对该横向射流式单重态氧发生器的性能进行了检测.实验中过氧化氢碱溶液温度控制在-16℃左右,氯气流量为530mmol/s,He与氯气的流量比为3;采用PS法测量单重态氧分子的产率,吸收法测量氯气的利用率和相对水含量.得出如下结论:在不使用冷阱和分离器的情况下,最高单重态氧分子产率达到58%,氯气利用率在80%以上,相对水含量小于等于0.5;气体达到最大流量时,发生器仍然能稳定地工作.

根据以氮气为载气的特殊要求,对kW级氧碘化学激光器(COIL)装置的结构进行了有针对性的设计和实验研究.在氯气流量为140mmol/s的情况下,获得了2.6kW的功率,相应的化学效率为20.4%,喷管出口能流密度达到了74W/cm².这一结果达到了以氦气为载气COIL的水平.