中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室，辽宁 大连 116023
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。
光谱学 荧光光谱 化学激光 燃烧室 温度分布 燃烧火焰 中国激光
2023, 50(10): 1011003
1 中国科学院大连化学物理研究所，辽宁 大连 116023
2 中国科学院化学激光重点实验室，辽宁 大连 116023
中国激光
2022, 49(17): 1716002
中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
中国激光
2021, 48(16): 1616001
中国科学院大连化学物理研究所中国科学院化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
中国激光
2020, 47(12): 1216004
1 江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013
2 江苏亿诺车辆部件有限公司，江苏 丹阳 212300
挡光板是近代投射式汽车前照灯用于调节近光灯配光性能的重要部件。采用聚焦法调整挡光板拐点的位置可以有效地抑制投射式前照灯近光照射时光型截止线上的色差和梯度问题，具有提高驾驶员视觉舒适度和行车安全指标的功能。采用一种基于有延展反射面的挡光板的多曲面LED前照灯的光学设计，使用NX10.0建立结构模型，LucidShape软件进行仿真，配光屏幕最大照度值为51.9 lx。研究基于有延展反射面的挡光板的光学设计与常规挡光板的光学设计的配光差异，以及两者在吉利汽车2017年提出的近光路照标准下两者数据对比情况。结果表明：具有延展反射面的挡光板可以有效提高配光Ⅲ区各点的基础数值，进一步提高行车时道路前方40 m～50 m处的视觉亮度，利于辨清道路前方及行人情况。
延展反射面 近光 光线分布 extended reflectors low beam LucidShape LucidShape light distribution
中国科学院大连化学物理研究所 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
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。
HBr化学激光器 光腔 扩压段 多普勒展宽 气体温度测量 TDLAS TDLAS HBr chemical laser optical cavity diffuser section Doppler broadening gas temperature measurements 红外与激光工程
2019, 48(8): 0805011
1 中国科学院大连化学物理研究所化学激光重点实验室， 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学， 北京 100049
3 南京大学化学化工学院， 江苏 南京 210023
采用敏感性分析方法研究了溴化氢（HBr）化学激光器的反应机理，分析了主导反应和关键参数之间的关系。分析了温度、压力及关键中间物的敏感性系数，确定了温度对HBr不同振动态布居的有效性调控。利用计算流体力学(CFD)研究了HBr化学激光增益发生器，给出了流场内部的温度、浓度分布。结果表明：当HBr化学激光器的内部初始反应温度在500 K左右时，能获得高振动态的输出。
激光器 溴化氢化学激光器 增益发生器 敏感性分析 计算流体力学 中国激光
2018, 45(11): 1101004
1 长春理工大学 理学院, 长春 130022
2 中国科学院 大连化学物理研究所 中国科学院化学激光重点实验室, 大连 116023
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。
光谱学 氨气 腔增强吸收光谱 灵敏度 spectroscopy NH3 cavity enhanced absorption spectroscopy sensitivity
中国科学院大连化学物理研究所中国科学院化学激光重点实验室， 辽宁 大连 116023
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。
激光物理 化学激光 燃烧驱动 中红外激光
1 中国科学院大连化学物理研究所 化学激光重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 长春理工大学 理学院, 吉林 长春 130022
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。
腔增强吸收光谱 燃烧驱动 氟化氢 化学激光器 氨气 cavity enhanced absorption spectroscopy combustion driven hydrogen fluoride chemical lasers gaseous ammonia 红外与激光工程
2017, 46(2): 0239003
