DF激光器小信号增益实验研究

【摘要】： 本文结合我国高能化学激光器的研制，从本实验室连续波化学激光器数值模拟的需要出发，对连续波DF化学激光器的相关技术课题作了初步的探讨和研究。主要内容和结论有： 介绍了燃烧驱动连续波HF／DF化学激光器的基本结构和工作原理，阐述了C_2H_4—NF_3—He体系的DF化学激光器反应动力学模型。 系统的推导了小信号增益系数计算公式，介绍了小信号增益系数测量的意义及测量方法，并在R．E．Waldo等人小信号增益系数测量方法的基础上，利用可调谐半导体激器光器作为探针光源，用扩束透镜把探针光扩束后照亮整个增益介质，用红外热像仪作为探测器接收光信号，测量了连续波DF化学激光器沿流场方向小信号增益系数的二维分布。给出了P_1(11)、P_2(8)、P_2(9)三支谱线小信号增益系数等高线图，得出了P_2(9)支谱线的小信号增益系数略大于P_1(11)、P_2(8)两支的结论。对于每条谱线，增益主要发生在流场核心区域，且增益最大的点发生在距离喷管出口约1cm～2cm处，增益主要发生在流场核心区域是因为核心流压力、温度低，流速高，能有效的激射并及时快速排走废弃的热能。实验结果同文献报道和理论模拟的结果是相符的。 介绍了直流放电驱动连续波DF激光器的基本结构及工作原理，实验测量了直流放电驱动连续波DF化学激光器输出功率与反应原料气SF_6、D_2、O_2流率的关系。SF_6流率较低时，随着流率的增大，激光输出功率升高，当流率增大到使放电管内SF_6饱和时，随着流率的升高，激光输出功率下降，甚至会停止放电。这是由于流率较低时，SF_6是完全解离的，而流率过高会使放电管内SF_6越来越多，引起放电管内的温度下降，则SF_6解离减少，从而降低了F原子的浓度，导致激光器输出功率下降。激光器输出功率与D_2的流率有着类似的依赖关系。D_2流率过高所造成的激光器输出功率下降是由于D_2增加了激发态DF分子的去激活，以及大量增加D_2流率会造成了气体动力的扰动。实验还表明，在放电管中加入O_2，会使激光器的输出功率提高，因为O_2会与低氟化硫起反应，增加氟原子的浓度，而且还可以与硫反应减轻硫的沉积问题。 国防科学技术大学研究生院学位论文 利用闪耀光栅，对直流放电驱动连续波DF化学激光器的平凹稳定腔，采用 在腔内插入闪耀光栅的方法选择谱线，顺利完成了该激光器的单谱线运转，共得 到了14条谱线，并对实验结果作了分析。