国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
依托闭腔式氟化氘中红外高能激光器, 测量了元件表面污染物在连续波高能激光(3.16 kW/cm2)辐照下的温度, 测量发现污染物在1s内达到了热平衡, 温度维持在1 720 K; 建立了描述强光辐照下污染物热平衡过程的物理模型, 分析了污染物导致强光元件热损伤的物理机制; 研究发现污染物的尺度对强光元件的热损伤具有重要影响.对于中红外高反射强光光学元件, 若污染物的尺度小于20 μm一般不会造成强光元件的损伤, 若污染物的尺度大于200 μm一般会导致强光元件的损伤.研究结果对于提高强光元件的抗损伤性能, 保障中红外高能激光系统稳定运行具有重要意义.
中红外高能激光系统 热损伤 临界尺度 闭腔式激光器 mid-infrared high energy laser system thermal damage critical size closed-cavity laser
Author Affiliations
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
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
在分析中远红外双波段(氟化氘与一氧化碳)激光器发射光谱的基本特征和分光型谱仪存在高级次光谱混叠等问题的基础上, 选定Tensor37干涉型遥测光谱仪并利用黑体标定出仪器响应函数； 对中、 远红外双波段激光器光谱进行了模拟测量和实际测量, 分析评估了双波段激光器的谱线成分、 峰值变化、 测量精度和相对强度等, 为双波段激光器的介质参数计算、 运转参数优化以及红外应用提供有效数据。
光谱测量与评估 中红外 远红外 双波段激光器 红外应用 Spectrum measurement and evaluation Middle infrared Long infrared Dual-band laser Infrared application
Author Affiliations
Abstract
College of Opto-electric Science and Engineer, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
The chemiluminescence spectrum in the optical cavity of discharge-driven hydrogen fluoride (HF) chemical laser is measured. The result reveals that the spectra of the helium and fluorine (F) atoms are the major components. Moreover, the green chemiluminescence in the downstream of the optical axis is mostly composed of the 60P20 spectral line of the HF molecule. The analysis shows that, except for the cold pumping reaction, the recombination of the F atoms and the hot pumping reaction also occur in the optical cavity. Due to the hot pumping reaction and the optical cavity temperature in a specific range, the 60P20 line becomes the strongest HF molecule in the downstream region of the optical axis. After the hot pumping reaction, the green chemiluminescence always appears in the downstream region of the optical axis when the optical cavity temperature varies in a greater range.
化学激光 荧光 光谱分析 动力学 HF 140.1550 Chemical lasers 260.1560 Chemiluminescence 300.6280 Spectroscopy, fluorescence and luminescence Chinese Optics Letters
2011, 9(8): 081403
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
为了给燃烧驱动连续波DF/HF化学激光器中喷注器的设计提供参考, 采用原级标准(质量-时间法), 对5种不同结构的喷注器进行了流量标定实验, 研究了喷注器的流量特性。采用边界层的相关理论, 对实验结果进行了科学解释。实验结果显示：随着入口压力的升高, 流量系数增大, 流量系数的范围是0.677~0.772；在入口压力相同的条件下, 流量系数随着通径的增大而增大, 随着长度的增大而减小；斜孔的流量系数比尺寸相同的垂直孔略小。
化学激光器 喷注器 流量标定 流量系数 chemical laser injector flow rate calibration flow coefficient
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
观察并记录了增大D2流量时DF激光光腔流场可见光荧光的变化现象, 对光轴处的可见光荧光进行了光谱测量, 使用波长为632.8 nm和543.5 nm的He-Ne激光器对光谱仪进行标定。对激光器光腔内介质成分进行了理论分析, 并理论计算了DF高次泛频谱线及D原子谱线, 通过比对荧光的实验测量光谱与光腔内介质成分谱线, 发现荧光是由F,He,D,N,DF及其它激发态介质共同形成的, 对光轴处荧光的颜色构成作出了解释。
化学激光器 荧光 光谱分析 DF激光 chemical laser chemiluminescence spectral analysis DF laser
国防科学技术大学 光电科学与工程学院定向能技术研究所,湖南 长沙 410073
研究了将分别应用在连续波DF/HF化学激光器增益发生器上的气膜冷却方式和在燃烧室中的两步燃烧方式相结合的方式,这可通过转移部分主稀释剂至主喷管收缩段注入来实现。通过数值模拟方法对该应用下光腔内流场进行分析,结果显示谱线小信号增益系数有小幅增大,但两步燃烧方式较高的燃烧效率没有显著体现,且高温气流对燃烧室提出更高要求。通过增加氧化剂过量系数可降低燃烧室总温,且增益系数有所增大。
激光器 化学激光器 增益发生器 两步燃烧 气膜冷却
国防科学技术大学 光电科学与工程学院,长沙 410073
为了研究直排型连续波DF/HF化学激光器的启动特性,建立了一套化学激光器气流通道双喷管小型实验模型。以氮和氦作为引射介质,采用两种面积比的引射喷管,进行了启动实验。实验表明,当以氮作为引射介质,采用大面积比的引射喷管进行实验时,实验数据与1维理论计算结果相差很大。分析认为,该次实验中,在引射喷管内剧烈地膨胀后,部分N2已经发生相变,理论计算采用的1维定常流处理法已经不再适用。计算表明,连续波DF/HF化学激光器中的光腔燃料和副稀释剂He不会发生相变,但当以N2作副稀释剂时,副稀释剂喷管面积比不能过大。
化学激光器 超声速引射器 相变 喷管 chemical laser supersonic ejector phase change nozzle
