激励HF激光的脉冲放电均匀化机制

【作者】 杨楠楠； 张家良； 潘松； 李婷；

【机构】 大连理工大学三束实验室；

【摘要】 化学激光由于具有分子吸收峰覆盖广、输出功率高等优点,被广泛应用于光电对抗、激光雷达、气体检测及军事等领域。其泵浦过程分为链式和非链式化学反应。非链式泵浦反应过程具有安全可控、操作方便、易于实现小型化,且通过脉冲化运转可实现高功率输出等特点。脉冲放电是非链式化学激光的常用激励技术。大体积均匀脉冲放电是实现非链式HF激光介质高效泵浦的基本要求,因此是实现高功率激光输出的必需条件。纳秒脉冲放电是实现大体积均匀脉冲放电的常用技术之一,作为一种崭新的前沿放电技术,实现放电的大体积均匀化是亟待突破的技术瓶颈。本文针对SF6+C2H6混合气体HF激光体系,采用平行板放电结构,利用面阵滑闪火花预电离辅助技术实现纳秒脉冲放电,开展了如下实验探索:1)脉冲电源输出特性与放电均匀性的关系;2)放电条件影响放电均匀性的机理和工艺优化;3)放电能量效率与放电参数的相关性。研究结果表明:(1)基于旋转球隙开关的脉冲高压电源能够实现稳定的纳秒电压脉冲输出,电压幅值和波形几乎不受放电条件的影响。电压幅值和脉冲上升时间是影响放电均匀性的主要电源参数。(2)放电电流的形成时间和波形峰值与气压有关,与其他放电条件下几乎无关;均匀放电模式可以认为是α模式的汤森放电,而不是均匀辉光放电。(3)在一定的气体混合比、一定气压和一定电压该范围内,放电呈现均匀放电模式。本文确定了均匀模式的存在范围。(4)单脉冲放电能量随着气压的增加先增大后减小,存在最大值,即存在最佳放电气压;而增加电压幅值可以有效提高单脉冲放电能量;所以在最佳放电气压下,提高放电电压幅值是提高单脉冲放电能量的有效途径。更多还原