基于自动紫外预电离的放电引发方式,研制出紧凑型闭环高重复频率非链式HF化学激光器。该激光器采用非对称电极结构,放电腔室的尺寸为12 mm×17 mm×460 mm。为了实现重复频率运行过程中放电区气体的快速置换,循环气体垂直于光轴流过放电区,气体流速约为9 m/s。当总气压为14 kPa时,在摩尔分数分别为92%和8%的SF₆和C₂H₆混合气体中,100 Hz重复频率脉冲HF激光器的输出功率为50 W。

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。

在连续波DF/HF化学激光器主喷管收缩段采用气膜冷却方式，从3维离散小孔注入氦气射流以隔离壁面和主气流。通过对3种气膜孔排布方式下喷管内主气流状态进行数值模拟研究，分析氦气与主气流之间的相互作用，比较了不同方式下主气流氟原子冻结效率及壁面冷却效果。考虑到DF/HF化学激光器主喷管结构尺寸较小，采用适当间隔的单排圆孔注入是现实可行的,并有望达到较好的冷却保护效果，从而提高激光器运转效率。

连续波(CW )DF/HF化学激光器喷管中一般有近20%的氟原子复合为氟分子，这是影响激光器抽运效率和激射强度的重要因素。尤其是壁面复合反应对氟原子的损耗占主要地位。通过喷管型面设计等方法减少氟原子的复合效果不甚明显。结合航空领域中气膜冷却方案设想通过在喷管收缩段位置处注入氦气层，隔离氟原子气流与喷管壁面，实现降低氟原子损耗的目的，同时保护喷管壁面及喉道部分避免过度烧蚀。数值模拟结果显示此方法可同时实现对喷管壁面的冷却保护和有效提高氟原子的冻结效率。但注入的氦气将占据部分气流通道，影响主气流在喷管中的传输。在主气流属性保持不变的情况下，喷管出口平面（NEP）上氟原子绝对流率将下降。针对引入的不足，提出了几种改进方案。

对DF/HF化学激光器HYLTE喷管的副喷管质量流量进行了数值和理论计算,得出入口滞止压力在0.01～0.4MPa之间、喉道半高度在0.1～0.9mm之间的喷管的氘气,氢气和氦气质量流量系数,总结出质量流量系数随入口滞止压力和喉道高度的变化规律,并给出拟合公式,为副喷管的设计提供依据.

针对HYLTE喷管的三维复杂外形,设计生成髙效的计算网格。利用有限体积方法, 通过求解带湍流模型的多组分混合气体N-S方程,建立了一套能对HYLTE喷管和光腔流场进行模拟的三维程序和方案。考虑到副喷管粘性边界层对喷管内流场的影响,喷管和光腔采用了一体化模拟,在不考虑化学反应的条件下,初步对HYLTE喷管和光腔“冷流场”进行了模拟。研究了喷管和光腔内的流场结构；氧化剂、燃料和稀释剂的掺混机理。所得到的冷流场结果可以作为反应流场模拟的初解,对程序进一步完善和反应动力学参数进行修改,可以模拟各种燃料体系和HF泛频激光的反应流场、小信号增益和FP腔的输出功率以及化学效率。

通过对化学激光器腔内介质不均匀性的分析指出,HF连续波化学激光器(CWCL)腔内的气动介质的有序不均匀扰动将是影响输出光束质量的主要因素之一.利用建立的激光器腔内二维折射率分布模型对基频和泛频HF CWCL有无激射条件下腔内气动介质的有序分布进行了数值计算.分析比较了3-Slot(3S)和2-Slot(2S)喷管结构的激光器的性能和气动介质对光束质量的影响.数值模拟指出,在望远式非稳腔输出条件下,腔内1 m喷管阵列的气动介质有序不均匀扰动对光束质量的影响不大,但由于相位扰动的均方差将随喷管阵列长度的平方增大,对于HF泛频输出尤应重视.另外,3S在工作性能和光束质量方面均优于2S.