主放电电极和印刷电路板预电离器结构压脉冲加于主放电平面电极上时,首先在平面电极和印刷电路板预电离器间发生预电离放电,然后在主放电电极间产生均匀的主放电,我们研究了三种预电离结构,**种是预电离器在阳极附近,预电离放电产生的紫外光照射对面的主放电阴极和整个放电区,由阴极产生的光电发射和放电区媒质的紫外光预电离导致了均匀的主放电,第二种结构是预电离器在阴极附近,由预电离放电直接为阴极区提供均匀的初始电子,同时预电离放电产生的紫外光也照射这个放电区的激光气体造成体积光电离,第三种结构类似于第二种结构,但是在预电离器上方增加了一个由绝缘材料制成的挡板,挡板的存在使预电离放电只照射阴极区附近的薄层空间,不照射阳极和大部分主放电区,在单脉冲放电条件下的实验结果表明后两种结构的放电效果优于**种的放电效果。
这说明预电离的机理主要是阴极区的预电离,所以在我们的高重复频率放电中采用第二种预电离结构,即平面电极为主放电阴极,印刷电路板预电离器端部由镍片阵列组成,镍片阵列与主放电平面电极的距离为0.3cm,主放电电极间距为5cm,激光器的有效放电宽度和增益长度分别为4cm和,80cm,因此激光器的增益体积由文献<2>中的0.035l增加到现在的3.6l,印刷电路板预电离器端部俯视激励电路由旋转火花隙开关电路<9,,0>同时控制两节激光器的放电。
每节模块的主放电电容为0.2LF,200LH的电感与激光器的放电区并联,实验中采用CO2BN2BHe=,B,B4的激光混合气体,为33.3kPa,切向风机在放电区产生30m/s的均匀的气体流速,激光器工作在重复频率为,80Hz时可以保证放电区的清洗系数大于3,激励电路t实验中,激光器的谐振腔为平凹稳定腔,一端为曲率半径为,2m的镀金的凹全反镜,另一端以NaCl布儒斯特窗密封,输出耦合镜采用透过率50%的ZnSe平面镜,谐振腔总长度3.8m,激光器输出光束经楔形NaCl分束器分束后,平均输出功率分别由激光手持功率计(SJG-,kW)和流水功率计(MolectronPM5K)测量,激光脉冲波形由光子牵引探测器和数字存储示波器(TektronixTDS220)监测。
实验结果与分析实验中激光器的工作气压采用33.3kPa,首先测量了激光单脉冲输出的光斑情况,为放电电压28.3kV时,单脉冲激光直接打在热敏纸上的记录,从图中可以看出单脉冲输出光强比较均匀,光斑尺寸为,热敏纸上记录的光斑实验中还对输出激光的单脉冲能量进行了测量,在放电电压28.3kV时获得的脉冲输出能量为20.4J,激光器的电光转换效率是激光器的重要参数之一,可通过计算输出能量与注入电能量的比值得出,在放电电压28.3kV时激光器注入能量为,60J,因此电光转换效率为,2.8%,为激光脉冲波形其尖峰脉冲宽度为200ns,并有长拖尾。
结论本文证实了采用印刷电路板预电离技术的TEACO2激光器的输出功率的比例放大能力,*高重复频率为,80Hz,输出平均功率达到3.6kW,实验中发现采用印刷电路板预电离技术的TEACO2激光器有继续提高输出功率的潜力,进一步提高气流速度,可相应提高激光器工作的重复频率,有可能达到,0kW的平均输出功率水平。
(完)