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光栅选线TEA CO_2激光快速调谐技术研究

程永强  
【摘要】:高功率高重复频率快速调谐TEA CO_2激光器在激光大气探测、激光加工、激光化学等领域具有广泛的应用前景,本文围绕光栅选线TEA CO_2激光快速调谐技术中的若干关键技术问题,开展了理论和实验研究工作。 本文在对CO_2激光器快速调谐技术的国内外发展动态和关键技术问题充分调研的基础上,介绍了可调谐TEA CO_2激光器的基础理论,对采用光栅选线实现TEA CO_2激光器快速调谐的技术方案进行了分析与论证。 本文首次采用直驱交流伺服电机驱动光栅高速旋转和精确定位,利用运动控制卡和高精度光电编码器实现了位置控制闭环直驱交流伺服系统,可对光栅的精确转动位置实时探测,并设计和调试了调谐触发控制电路和系统运行控制软件以协调控制光栅转动和激光器的同步触发。同时为了缩短调谐时间,我们提出并采用了光栅定位同步触发技术,减小了因光栅多次快速启停而造成的定位误差,从而实现了光栅选线TEA CO_2激光器的快速调谐输出,共得到85条调谐输出谱线,单脉冲能量超过10J的有18条谱线,在动态快速触发情况下,分别在60ms和20ms内实现了整个CO_2激光光谱范围任意两条谱线和同一个跃迁带内相邻两条谱线的调谐输出。 本文成功实现了光栅选线TEA CO_2激光快速调谐输出,该方法可应用于高功率,大范围可调谐TEA CO_2激光器的快速调谐,对高功率高重复频率可调谐TEA CO_2激光器研制中的快速调谐输出设计具有较高的参考价值。


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