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同空间三波长TEA CO_2激光器的研究

刘效勇  
【摘要】: 随着可调谐TEA CO_2激光器越来越多地进入到应用领域,人们不仅需要单频TEA CO_2激光器,还需要多频TEA CO_2激光器,特别是在红外多光子离解分离同位素中,多频激光离解效果能够比单频激光离解使浓缩系数有数量级的提高,大大提高了同位素的分离效率。因此,研究多频TEA CO_2激光器具有很大的现实意义。 本文提出了一种新型三波长可调谐脉冲TEA CO_2激光器方案:在长约3.6m的放电室一端安装一个反射率为80%的平面锗镜作为输出镜,在放电室另一端安装三个衍射效率均为95%的闪耀光栅,三光栅前后依次放置,与锗镜构成三个平面—光栅腔,通过调整光栅偏转角度可使三光栅选择三条不同的支线。光栅面在空间部分交叠,它们相互利用,能够三频起振。该激光器综合了已有此类激光器的主要优点,克服了此前同类激光器的许多不足之处。我们并且从菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程出发,建立了描述该新型激光器腔内光场的三光栅—平面腔相互作用的数学理论模型,做了简要分析。 通过大量实验我们总结了研制的三频可调谐TEA CO_2激光器的基本工作特性,对输出光场的空间重叠性,能量调整特性,支线的调谐性及时间同步性,激光的能量分布特性做了大量实验研究。并对工作气体气压及气压比、工作电压等因素对激光输出的影响做了分析和探讨。 通过实验证明,该激光器具有波长可调谐且调谐范围较大等优点,在实验中三支线输出能量比也具有良好的可调性,且三个不同波长的光场在空间上具有良好的重叠性。输出光束汇聚效果较佳,输出激光能量大。整个光路易于调节,支线变换较易进行。输出能量时间参数再现性较好,克服了非同空间运行输出空间不重叠和同空间多波长运行的谱线竞争问题,达到了实验的预期要求。


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