用于大气吸收测量的小型电激励连续波DF_HF选线化学激光器
用于TDLAS气体检测的DFB激光器驱动电路设计
现代电子技术Modern Electronics TechniqueJan. 2024Vol. 47 No. 22024年1月15日第47卷第2期0 引 言可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy, TDLAS ）技术具有灵敏度高、通用性强、响应时间短等特点，在大气污染物监测、矿井气体浓度检测等方面取得了广泛应用[1‐4]。
TDLAS 气体检测通常利用含有低频锯齿波和高频正弦波的电流信号对激光器调制，以使出射激光扫描待测气体的吸收谱线，激光被待测气体吸收后光强减弱，从而形成气体吸收峰，吸收峰幅值与气体浓度呈正相关，从而可以反演出待测气体浓度[5‐7]。
DOI ：10.16652/j.issn.1004‐373x.2024.02.017引用格式：徐鹏飞，李炜楠，陈红岩，等.用于TDLAS 气体检测的DFB 激光器驱动电路设计[J].现代电子技术，2024，47（2）：89‐94.用于TDLAS 气体检测的DFB 激光器驱动电路设计徐鹏飞1， 李炜楠1， 陈红岩2， 叶有祥2（1.中国计量大学 机电工程学院， 浙江 杭州 310018； 2.中国计量大学 现代科技学院， 浙江 义乌 322000）摘 要： 分布反馈（DFB ）激光器作为可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS ）技术的常用光源之一，在实际应用中应当同时对驱动电流和温度进行控制，以减小出光质量对气体浓度检测结果的影响。
为了解决上述问题，文中设计一种高精度激光器驱动电路。
由STM32F103RCT6控制AD9834和DAC8560分别产生正弦波和锯齿波信号，对两个信号输入至OP27GS 构成的信号叠加电路进行叠加后，输出至由OP27GS 、AD8065和IRF520场效应管组成的具有限流功能的压控恒流源电路，将电压信号转变为激光器的驱动电流；同时采用MAX1978温控芯片对激光器进行温度控制。
用于HF激光器的气体火花开关特性研究
ｈ ｏｔ ｅ ｉ Ｖ Ｔｈ ｅ ｅｏ ｄ ｓ ｒ ａ ｗｉｃ ａ ａ ｗｉ ｅ ｗｏ ｋ ｎ ａ ｅ ｏ ｐ ｏ ｉ ｔｌ ％ ～６０％ ． ｉ ｇ ｔ ｅ ｖ ｌ ｇ ｓ４５ ｋ ． ｅ ｄ ｖ ｌｐｅ ｐａｋ ｇ ｐ ｓ ｔ ｈ ｈ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｄ ｒ ｉ ｇ ｒ ｇ ｆａ ｐｒｘ ｍａｅｙ ５５ ａ ｓ ｎ Ｕｓｎ ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｓ ｒ ｇ ｐ ｓ ｔ ｈ，ｔａ ｙ ｏ ｅ ａｉ ｆＨＦ ａ ｅ ａ ｅ ｅ ｌｚ ｄ． ｈｅ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｐａｋ ａ ｗｉｃ ｓｅ ｄ ｐ ｒｔｎｇ ｏ ｌ ｒｈ ｓｂｅ ｎ ｒ ａｉｅ ｓ
用于放 电激励脉 ） 中ＨＦ激光器 ， 现 了激光器 稳定运 行 。 实
关 键词 ： 气体 火花 开 关 ； 自击穿 ； 发 ； 触 开关 时延 ； 开关抖 动
中图分 类号 ：Ｎ ４ ； Ｍ ３ Ｔ ２３ Ｔ ８ ６ 文献标 识码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｓｏ ｐ ｒ ａ ｗｉｃ ｏ ｔ ｄ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｆｓ ａ ｋ ｇ ｐ ｓ ｔ ｈ ｆ ｒ ＨＦ ａ ｅ ｃ ｌｓ ｒ
Ｔ ＡＮＧ ｎ ， — ｉ ｇ ， Ｙｉ ｇ ＹＩＡｉｐ ｎ ＺＨＵ ｅ ｇ ＨＵＡＮＧ ， Ｆ ｎ ， Ｋｅ ＹＵ 。 Ｌｉ
Ｑ Ａ ｎ Ｆ ｕ１ ｎ Ｉ Ｎ Ｈａｇ ，Ｕ Ｒ ．ａ ｉ
HFDF激光传输的大气衰减特性
第15卷 第1期强激光与粒子束Vol.15,No.1 2003年1月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Jan.,2003 文章编号: 100124322(2003)0120017204HF/DF 激光传输的大气衰减特性Ξ曹百灵, 邬承就, 饶瑞中, 魏合理, 袁怿谦, 龚知本(中国科学院安徽光学精密机械研究所,国家863计划大气光学重点实验室,安徽合肥,230031) 摘 要: 大气中的水汽对DF 激光主要强线的吸收相对较小,而HF 激光的大多数谱线受水汽和CO 2分子等的吸收较大。
利用较新的HITRAN96数据库和我国不同地区的气象资料,采用逐线积分法计算了HF/DF 激光的大气衰减情况。
所选的谱线中,在合肥地区(年平均),HF 的水汽吸收系数最大值可达到10km -1的数量级,二氧化碳吸收系数最大可达10-4～10-3km -1量级,P 2(8)线吸收最弱;DF 激光水汽吸收系数最大值可达到10-1km -1,比HF 低2个量级,且随高度衰减很快,10km 处就到10-5～10-4km -1量级,P 2(8)线吸收最弱。
在我国,由南向北,由夏季到冬季,水汽浓度减少,大气对HF/DF 激光的吸收率也相应地递减。
关键词: HF/DF 激光; 激光大气传输; 吸收系数; 吸收率 中图分类号: O433.1 文献标识码: A HF/DF 激光的出现和研究开始于60年代,在化学激光的研究领域中占有极为重要的地位,后来逐渐发展成重要的高功率化学激光器。
已有许多工作者对HF/DF 激光各谱线的大气气体分子吸收及衰减情况作了理论计算[1～4]和实验测量[4～6],但这些理论计算大都是在模式大气[3]条件下。
我们利用国内一些地区的气象资料,对HF/DF 激光一些主要谱线的大气吸收和衰减情况作了计算,进行了比较和分析。
1 HF/DF 激光的光谱分布 HF/DF 化学激光器属于双原子分子振动跃迁激光器。
电激励中红外氟化氢激光器应用需求
电激励中红外氟化氢激光器应用需求
红外氟化氢激光器具有较高的输出功率和较窄的光谱线宽，在许多领域有着广泛的应用需求。
以下是一些常见的应用需求：
1. 遥感与环境监测：红外氟化氢激光器可以用于大气污染检测、空气质量监测以及气象探测等领域。
其较窄的光谱线宽和高输出功率使其在探测和测量大气成分、气体浓度等方面具有优势。
2. 工业制造与检测：红外氟化氢激光器可用于材料加工、焊接、切割和表面处理等领域。
其高功率和较长的作用距离使其在工业生产中具备高效、精确的加工能力。
同时，它也可以在质检领域用于检测缺陷、材料分析等。
3. 医疗与生物科学：红外氟化氢激光器在医学领域有广泛的应用，例如激光治疗、激光手术和医学成像等。
其具有较强的穿透性，可以用于深层组织治疗和显影。
4. 近红外成像与通信：红外氟化氢激光器在近红外成像和通信领域也具有重要应用。
近红外光的穿透能力强，可以应用于显影和成像，同时在光通信领域也具有数据传输速率高、抗干扰能力强等特点。
需要注意的是，具体应用中的技术细节和要求可能因不同的任务而有所不同，建议根据具体需求进行进一步的研究和咨询。
直排型DF／HF化学激光器双喷管模型启动特性
型实验装 置 ， 装置 的结 构及其工作 原理 与气体 动力学 领域的超声 速引射 器 ４ 为相 似 ， 该 ３］ 较 与一般 工作 在亚一 趟 引射方式 下的引射 器 不 同， 实验装 置 的被 引射 气流 为 超声 速 ， 该 即超一 引射 方式 。对 于这 种 引射 方式 ，ｆ 超 ［ ： ＿ ｌ 内外 的公开报 道都很 少 ， 两篇文献 ［ —］ 出 自美 国伊 利诺斯 大学 ， 们 所 采用 的结 构 和用途 与本 文实验 装 有 ７８ 均 他 置有 一定差 异 ， 研究 重点是 引射气 流与被 引射气 流的气 动参 量和 马赫 数对 引射 器压 力恢 复性 能 的影 响 。本 文
中 图分 类 号 ： Ｔ ４ ． ； Ｖ２ １ ７ Ｎ２ ８ ５ １ ． 文献 标 志 码 ： Ａ
直排型连 续波 Ｄ ／ Ｆ ＨＦ化学激 光器［ ］ Ｄ Ｃ ） 希望通过 基 区引 射的方式 ， １ （Ｄ Ｌ 是 在较小 的体积 内 ， 同时实 现光 腔内低温 、 压 的激 射环境 和较高 的恢 复 压力 （ 为 ０ １ＭＰ ） 这 种 Ｄ Ｃ 低 约 ． ａ ， Ｄ Ｉ 激光 器 以其较 小 的体 积 和特 有 的 波长优 势（ ～５肚 ， ２ ｍ） 在激 光红外 对抗 等 领 域有 着 重要 的应 用价 值 。文献 ［ ］ Ｄ Ｃ ２ 以 Ｄ Ｌ单喷 管 模 型 为实 验装
置 ， 究了工作介质 气动参 量（ 研 比热 容 比 、 相对分 子质量 ） 对模 型启 动特 性 和扩压 器喉 道最 小面 积 的影 响 ， 并分 析 了基 区对模 型启动特性 的影 响 。为 了进 一步研 究 ＤＤ ＣＩ的启动 特性 ， 文建立 了 Ｄ Ｉ气 流 通道 双喷 管小 本 ＤＣ
压 的副气流 。 拟 光 腔 内 形 成 有 效 激 射 的 环 境 ； 于 副 气 流 的 压 力 很 低 ． 靠 扩 压 器 无 法 使 压 力 恢 复 刮 模 由 单 ０ １ＭＰ ， 以在副气 流两侧引 入引射气 流 （ ． ａ 所 由引射气 流喷管 产生 ） 以提 高恢 复压力 ： 副气 流与 引射气 流 在混台 腔混合 后 ， 经扩 压器减速 ． 使恢 复压力达 到约 ０ １ＭＰ ， 而排入 周 围大 气 。引 射气流喷 管 以供气 装嚣作 为气 ． ａ 从
电激励重复频率非链式HF激光器
中 图分 类 号 ： Ｎ２ ８ ５ Ｔ ４ ．
Ｅｌ ｃ ｒ ｃ ｌｙ ｉ ｔａ ｅ ｅ ｅ ｉｉ ｅ。 ｕ ｓ ｄ ｎ ｎ 。ｈ ｉ ｅ ｔ ｉ ａ ｌ ｎｉｉ ｔ ｄ ｒ ｐ ｔｔｖ 。 ｌｅ ｏ 。 ａ ｎ ＨＦ ａ ｅ ｓ ｐ ｃ ｌｓ ｒ
第１卷 ９
第 ２期
光 学 精 密 工 程
Ｏ ｐ ｉｓ ａ ｄ Ｐｒ ｃｓｏｎ Ｅｎｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔｃ ｎ ｅ ｉｉ ｉ ｅ ｒｎ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ Ｉ１ ．
Ｆｅ ２Ｏ ｂ． １１
２１ 年 ２ ０１ 月
文章 编 号 １ ０ — ２ Ｘ（ ０ １ ０ —３ ００ ０ ４９ ４ ２ １ ） ２ ０ ６ — ７
ｓ ｕ ｉ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ．Ｔｈ — ａ ｉ ｔａ ｅ ＨＦ ａ ｅ ｈａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｂｙ ａ ｌ— ｏ ｉ — ｔ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ｗａ ｔ ｄｅ ｅ ｐ ｃｉｅｙ ｅ ｅ ｂｅ ｍ ｎｉｉｔ ｄ ｌ ｓ ｒ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｎ ａ ｌｓ ｌｄ ｓ ａ ｅ ｇ ｎｅ ａ ｏ ｓ ｄｅ ｅ ｏ ｄ． Ａ ａ ｇ ｒ ａ ｒ ｐｅ ｉｉ ｅ ｕｎ ｆ ｍ — ｅ ｍ ｓｏ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｔ ｒ ｄ ｙ ｃ ｐ ｗａ ｅ ｏ ｄ ａ — ｖ ｌ ｐｅ ｌ ｒ ｅ ａ ｅ ｅ ｔｔｖ ｉｏｒ ｅ ｂ ａ ｗａ ｂｔ ｉ ｅ ｎ ｈｅ Ｆａ ａ ａ ｕ ｓｕｓ ｄ ｔ ｉ ｇ ｎｏ ｅ ｔ ｅ ｕｎ ｆ ｒ ｉｙ ｏ － ａ ｉ ｏ ｔ ａ ｅ ｓ ｃ ｌ．Ｔｈ ｕ ｐｕ ｈａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｏ ｈｅｌ ｓ ｒｗｅ ｅｓ ｕ － ｓ ｈ ｉｏ ｍ ｔ ｆｅ ｂｅ ｍ ｎｔ ｈｅ ｌｓ ｒｇａ ｅ １ ｅ ｏ ｔ ｔｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆｔ ａ ｅ ｒ ｔ ｄ
激光吸收光谱气体检测中谱线的自动筛选
总第190期2020年第6期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal190No.6,2020堂桩导测述用DOI：10.16525/l4-1109/tq.2020.06.07激光吸收光谱气体检测中谱线的自动筛选李梅秀1,邵欣八，王芳1,付作伟3(1.内蒙古阿拉善生态环境监测站，内蒙古阿拉善盟750306；2.天津中德应用技术大学智能制造学院，天津300350；3.中创精仪(天津)科技有限公司，天津300301)摘要：激光吸收光谱(LAS)技术进行气体检测具有高选择性、高灵敏度、快速响应、可多组分多参量同时非接触测量等优势，被广泛用于环境监测、污染排放检测、工业过程控制等领域。
在应用LAS技术进行气体检测时，首要工作就是选择合适的目标谱线。
目前对谱线的筛选都是基于人工观察完成，费时费力，效率低下。
设计了一款自动化谱线筛选软件，对于给定波段范围，基于LAS检测原理和谱线筛选原贝9,结合测量的环境条件对HITRAN光谱数据库中的相关谱线数据进行分析，根据吸光度和谱线的线宽等对灵敏度和谱线干扰进行判断，最终输出筛选的目标谱线或测温谱线对。
该方法大大提高了谱线的筛选效率，可用于LAS气体检测之前目标谱线的自动化筛选，对于气体的浓度检测和温度测量具有重要意义。
关键词：激光吸收光谱，HITRAN光谱数据库，谱线筛选，气体检测中图分类号.0657.38文献标识码:A文章编号:1004-7050(2020)06-0018-05引言环境问题是21世纪全球共同关注的重点问题之一，环境监测技术和环境保护工作愈发受到重视。
我国的污染现状不容小视，大量的环境监测站应运而生，旨在对大气环境等的实时监测，及时掌握事故及污染发生和发展实况，尽一切可能减轻污染带来的危害，这对污染控制、环境保护以及安全生产都有非常重要的意义。
激光吸收光谱(LAS)技术是一种先进的检测技术，其灵敏度高、实时性好(可达毫秒量级)，可以做到多组分、多参量的同时测量，并且在动态快速的同时兼具高选择性皿。
电激励连续波HF／DF选线化学激光器光轴的选择
ＨＦ Ｄ ／ Ｆ激 射为 例 ， 可能 适 用 于整个 连续 波 卤化 氢 （ 化 学 激 光 器 的通 用技 术进 行 研究 ， 为 其 它 波段 卤化 对 氘） 可 氢（ ） 氘 化学激 光 的研究 提供 参考 。 目前 ， 在一 单放 电管 、 ０Ｃ 增 益 区宽 度 的器 件上 ， 们 已经 实 现 了连 续 波 ｌ Ｎ 我
１ 实验 装 置
实验 用 的激 光 器与文 献 ［ —］ ４７ 的类 似 ， 主体如 图 １所 其 示 ， 体描 述见 文献 ［ ］ 具 １ 。为 了精 确控 制 流 量 ， 用 七 星华 采
创 质量 流量控 制器 。电源采 用扬 州 双鸿 ｌ Ｖ／ ｏ ０ｋ ８ ｏｍＡ 高
压直 流数 显 电源 。
图 １ 实验 用 激 光 器 主体 图示
波长 ， 大量 程 ２Ｗ 的量 热型 功率 计监 测激射 功率 。之 所 以没 有采 用 文献 ［ — ］ 最 ５６ 中采用 的一 级振 荡 、 级输 出 零 的色散 腔结构 ， 因为在这 种 结构 中为 了保证 输 出光束 的方 向在 光 栅 的旋 转 过程 中保持 不变 ， 须加 一 面全反 是 必 镜 并 与光栅 形成 角反 射镜 结构 ， 由此使 得光 栅调节 架设 计 和实 际运 转不 便 。
在 实验 中 ， 将一 面光 腔 镜 架换 成专 门设 计 的光 栅 调节 架， 此调 节架能 实现 光栅 的多维 调节 和锁定 ， 确保光 栅 的 并 调 准和精 细转 动 扫 描 。将 一 面 ４ ０ ｌ ｅ／ ｍ 的高 质 量 闪 ２ ｉ ｓｒ ｎ ａ
耀光 栅 与一个 曲率半 径 为 １ｍ， ． ｍ 附近耦 合输 出率 为 ２７
ｌ 的腔镜 组 合 形 成 自准 直 结 构 的色 散 腔 ， 长 ３ Ｎ。 ５／ ９ ６ 腔 ５Ｃ 采 用标 定过 的天 津 港 东 ｗ Ｇ ） Ｂ型光 栅 光 谱 仪 监 测 激 射 Ｉ４ ＿
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文章编号:0258 7025(2008)07 099704用于大气吸收测量的小型电激励连续波DF /HF 选线化学激光器王红岩1 袁圣付1 李 强1 李文煜1 华卫红1 陈金宝1 胡 明2 徐吉胜2 范承玉21国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙4100732中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心,安徽合肥230031摘要 介绍了用于大气吸收测量的电激励双模块小型连续波D F/H F 选线化学激光器,描述了其结构、运转方式和激光器的性能。
在采用一级振荡、一级输出的利特罗(L ittr ow )自准直光栅色散腔结构的前提下,激光器目前共获得17支DF 激光谱线,11支H F 激光谱线,大部分单谱线基横模输出超过1W,单次连续出光时间超过30min,功率稳定性在 5%以内。
将激光器激光光栅改装为球面腔镜后也可输出多谱线DF /H F 激光,功率水平为20W,选模后基横模输出6~8W 。
关键词 激光器;大气吸收;电激励;连续波;化学激光;单谱线中图分类号 T N 248.5 文献标识码 A doi:10.3788/CJL 20083507.0997A Discharge Driven C ontinuou s Wave Single Line DF/HF Chemical Laserfor Atmospheric Absorption MeasurementWang Hongy an 1 Yuan Shengfu 1 Li Qiang 1 Li Wenyu 1 Hua Weihong 1Chen Jinbao 1 H u M ing 2 Xu Jisheng 2 Fan Chengyu 21Col lege of Op to Electr ic Science and Eng ineer ing ,N ational Univer sity of D ef ense T echnology ,Changsha,H unan 410073,China2A tmos p her ic Op tics Resear ch Labor ator y ,A nhui I ns titute of Op tics and Fine M achanics ,Chinese A cademy of Sciences ,H ef ei,A nhui 230031,ChinaAbstract A discharg e driv en two module small scale continuous wav e (CW )DF/HF sing le line chemical laser applied to atmospher ic abso rption measur ement w as built.T he str uctur e,r unning manner,and the perfor mance o f the laser w ere described in det ail.With the first or der o scillating,f irst or der o ut put Littro w g rating dispersio n laser cav ity ,17DF lines and 11H F lines are selected.M ost o f the single lines fundamental mode output ex ceeds 1W and stabilizes in 5%sca le thr ough the 30min running time.By alter ing g rating to spherical cav ity mir ro r,20W multi line DF lasing and multi line HF lasing could be realized w ith this device,and w ith an aper ture inside the laser cav ity to discriminate the higher or der tr ansv er se modes,6~8W multi line fundamental mode lasing could be obtained.Key words laser s;atmospheric abso rptio n;dischar ge driv en;continuo us w ave;chemical laser;sing le line收稿日期:2007 05 22;收到修改稿日期:2008 01 28 基金项目:国家自然科学基金(10304025)资助项目。
作者简介:王红岩(1979!),男,讲师,主要从事电激励化学激光器方面的研究。
E mail:w hy nudtch@to 1 引 言在研究DF/H F 激光的大气传输,特别是大气对DF/H F 激光的吸收效应时,找到一种成本低、功率水平适中、能长时间出光的单谱线激光光源成为关键。
氧碘化学激光器相关的研究中,目前已多采用可调谐半导体激光器[1],但处于DF/H F 波段的全固态激光器尚不成熟。
而典型的燃烧驱动DF/H F 化学激光器大都属于高功率器件,使用成本高,单次出光时间一般仅到10s 量级,并不利于这类实验工作的开展。
相比之下,气体放电激励的连续波第35卷 第7期2008年7月中 国 激 光CHIN ESE JOU RNA L OF LA SERSVo l.35,N o.7July,2008DF/H F 化学激光器能满足这些要求,能长时间稳定出光更是一大优势。
近年来,电激励化学激光器在如泛频H F 化学激光器,全气相碘化学激光器,ElectriCOIL 等化学激光的前沿研究中发挥了重要作用[2~5]。
本实验室相继在同一台电激励化学激光器上实现了H F 激光,DF 激光,H Cl 激光,CO 2激光,并获得了单谱线H F,DF 激光激射。
在此基础上,研制了一台电激励连续波DF/H F 选线化学激光器,专用于DF/H F 激光的大气吸收测量。
2 激光器结构激光器的核心组件安装在高度可调的升降平台上,如图1所示,基本结构与文献[6~8]类似。
整个核心组件由放电管、主体、光腔和热交换管四部分组成,采用双放电管驱动,并将双主体并联,形成20cm 的增益宽度,以提高单程增益。
除核心组件外,整个激光器系统还包括高压直流电源系统、气源及流量控制系统、水冷系统以及废气排放系统。
图1电激励DF/H F 选线激光器核心组件示意图F ig.1Schematic diagr am of primary par t of dischar gedriven DF/HF sing le line laser以DF 激光为例,激光器的工作方式为:SF 6,H e,O 2的混合气进入放电管后,部分SF 6经高压直流放电被离解以产生自由F 原子;H e 用作稀释剂,同时起降低起辉电压的作用;加入的O 2用以反应掉SF 6离解过程中产生的固态S 单质,并通过置换反应SF i +O 2∀SF i-2O 2+2F (i =2,#,6)来增加F 原子的产率[7]。
含有F 原子的热气流在通过放电管的环形阴极进入主体后,与从上下两列交错排布的微孔注入的D 2气发生剧烈的抽运反应,生成激发态的DF 分子。
整个增益区宽200m m,高3m m,顺流方向的增益长度与真空系统抽速有关,典型的为几个毫米。
光腔采用外腔式,并由布儒斯特窗对主体的低压反应气流进行密封。
气瓶来的H e 气分出一路作为气幕H e,用以吹离滞留在突出的布儒斯特窗区域的基态DF 分子。
单支振转谱线的选择由利特罗(Littrow )自准直结构的光栅色散腔完成,腔长约70cm 。
对于波长为 i 的振转谱线,仅当光栅旋转到使入射角满足光栅方程2d sin i = i 时才能实现激射。
通过旋转光栅改变 i ,就可以依次选出各支振转谱线。
光栅光谱仪用以监测各支谱线的波长。
激光在热敏纸上烧蚀的图样用以指示激光模式。
所用光栅全由美国Richardson 光栅实验室刻制。
DF 波段光栅刻槽数为240g/m m,闪耀角26.743∃,闪耀波长3.879 m ;H F 波段光栅刻槽数为420g/mm,闪耀角26.45∃,闪耀波长2.15 m,虽然闪耀波长不在2.7 m 附近,但在2.5~2.9 m 区间拥有比较平坦的衍射效率曲线。
由于DF 激光光栅零级耦合输出效率太低,为了提高功率提取效率,并防止在腔内聚积起过高的功率密度,从而对光栅刻槽面造成损害,选用如图2所示的一级振荡、一级输出[9]模式。
为了加入导引光,用一块平面镜来偏折输出光束,平面镜经镀膜处理,对于45∃入射的红外光全反,对可见光则部分透过,经输出镜后表面反射并经偏折镜反射的调腔光就自然地起到了导引光的作用。
图2一级振荡、一级输出色散腔示意图F ig.2Schemat ic diag r am of g rating dispersio n cav ityco nfigurat ion for the sing le line laser针对色散腔设计了能实现光栅多维正交分离调节和锁定的手动光栅调节架,光栅的转动由差分螺杆控制,可确保小于0.1∃的光栅转动扫描精度。
曾经研究发现[10],对于流向增益长度仅在毫米量级的亚音速电激励DF/H F 化学激光器,依然存在各支谱线的最大增益位置沿流场方向不同的现象。
由于高斯基模的模体积有限,为了使模体积能有效地与各支谱线的峰值增益位置相匹配,设计了满足垂直、水平方向平移以及两维倾斜调节的四维调节架,通过微调光轴相对于D 2(H 2)喷注孔的位置,来实现各支谱线功率提取的优化。
998中 国 激 光 35卷通过插入光腔的可变光阑来限制高阶横模的振荡。
由于调准状态下的色散腔可等效为一个平凹腔,而在同样的腔长下,平凹腔比凹凹腔的基横模体积大,更有利于获得基横模输出[11]。
而增益区3m m高的通道已起到了限模的作用,因此绝大多数单谱线激光的输出均为基横模。
实验发现,光斑模式与光栅的调节有很大的关系,如果光栅色散腔偏离调准状态,会产生模畸变,使光束质量变差。
同时又提供了一种粗略的调腔方法,即通过观察光斑模式的改善状况来指导光栅的调节。
水冷系统保证对放电管及主体的冷却。
提取功率以后的废气在进入真空管前经热交换管进一步冷却,之后废气经洗消塔过滤,剩下的无害气体由真空设备直排大气。
激光器的气流量控制采用浮子流量计,带远程控制的10kV,1A高压直流数显电源用以提供电功率,整台激光器仅需一人即可完成操作。