连续波光阴极注入器的驱动激光器研究

采用超音速低温喷管的小型连续波DF化学激光器性能分析_袁圣付第30卷第4期2003年4月中国激光CHINESE JOU RNAL OF LASERSV ol.30,No.4April,2003文章编号:0258-7025(2003)04-0295-05采用超音速低温喷管的小型连续波DF 化学激光器性能分析袁圣付,华卫红,姜宗福(国防科技大学理学院,湖南长沙410073)摘要针对一台单喉道的小型连续波DF 化学激光器设计指标与实验结果的差别,利用数值方法对不同条件的喷管光腔冷流场进行模拟和诊断,分析了光腔中的F 原子质量百分比浓度、静压和静温分布以及反应流场小信号增益系数分布,并与实验光斑定性地进行了比较,取得与实验观察一致的结果,从而为该小型DF 激光器的改进措施确定提供了理论依据。

关键词激光技术;连续波DF 化学激光器;数值模拟;超音速低温喷管;性能诊断中图分类号 T N 24815 文献标识码 APerformance Analysis of S mall Continuous Wave DF Chemical Laserwith HYLTE NozzleYUAN Sheng -fu,HU A We-i hong,JIANG Zong -fu(Science Dep ar tment ,N ational University of Def ence T echnology ,Changsha,H unan 410073,China)Abstract N umerical simulation and performance analysis of flow fields in hypersonic low temperature (HYL T E)nozzle and optical cavity of a small continuous w ave (CW )DF chemical laser ,w hich employed a single t hroat HY LT E nozzle (ST L),underdifferent stagnation and structural par ameters have been carr ied into ex ecut ion to inter prete the disparity between device desig n and exper iment.Distribution of F atom mass fr action,static pressure and static temperature in cold flow field has been analyzed.Distr ibution of small sig nal gain in r eactive flow field also has been simulated and qualitatively compared with spo ts ablated from or ganic glass.Some orientat ions hav e been confo rmed to improv e the performance of the ST L DF laser.Key words laser technique;CW DF chemical laser ;numer ical simulation;HYL T E nozzle;perfo rmance analysis收稿日期:2001-12-20;收到修改稿日期:2002-04-03作者简介:袁圣付(1974112)),男,安徽肥东人,在读博士,主要从事高能化学激光增益发生器设计和模拟研究。

项目名称：新概念高效率X射线自由电子激光（FEL）物理与新概念、高效率X射线自在电子激光〔FEL〕物理与关键技术研讨首席迷信家：赵振堂中国迷信院上海运用物理研讨所起止年限：2020.1至2021.8依托部门：中国迷信院二、预期目的对全相关、高效率的X射线FEL的各种新概念和技术途径停止深化的探求研讨，跟上国际FEL范围开展的最前沿，力争取得具有原创性的效果，构成有特征的、先进的X射线FEL方案，为开展超快、高亮度、高效率、完全相关的第四代光源作出贡献；从实际与实验两个方面掌握全相关、高效率FEL的相关关键技术，如ERL、外种子谐波型FEL〔级联HGHG、EEHG等〕、超低发射度的高亮度注入器等，为我国未来建造先进的X射线FEL奠定技术和人才基础。

五年中，本项目将到达以下预期目的：(1) 提出和研讨XFEL的新概念和关键物理效果，完成级联HGHG、EEHG、XFELO及ERL技术运用于X射线FEL的实际及可行性研讨，在此基础上给出完成全相关、高效率、高性价比、先进的X射线FEL的优化方案；(2) 在深紫外自在电子激光装置上完成两级级联HGHG的原理验证明验，并展开相关的实验研讨，片面掌握级联HGHG自在电子激光的辐射特性；(3) 在深紫外自在电子激光装置上完成基于EHGHG以及EEHG的自在电子激光运转形式的验证明验，并展开深化的实验研讨；(4) 在对光阴极资料、光阴极注入器结构停止系统研讨的基础上，研制可以满足XFEL低发射度要求, 发射度小于1um,具有创新结构的光阴极注入器；〔5〕研制出满足ERL高平均流强要求的射频超导腔，Q值不小于2x1010，对强流下高阶模的影响停止剖析并找到吸收HOM功率的有效途径，设计并研制出适用于ERL的超导减速单元；〔6〕集成ERL实验装置，展开各种相关实验研讨，片面掌握ERL技术，为基于ERL的XFEL打下良好的基础；〔7〕经过完成上述目的，培育出5-6名FEL及ERL范围的青年学术带头人，培育20名以上博士研讨生。

光阴极电子注入技术的研究及其在加速器中的应用随着科技的飞速发展，现代工业出现了越来越多需要高精度高速运转的设备，对于这些设备来说，加速器是必不可少的部分之一。

加速器可以提供高能粒子束，用来进行材料分析、核物理、医学成像、辐射治疗等研究和应用。

其中，电子加速器体积小、功率大，其应用前景十分广阔。

而光阴极电子注入技术的研究则是电子加速器发展中的重要方向之一。

一、光阴极电子注入技术的原理光阴极电子注入技术是一种使用激光进行电子激励、并将激发的电子引导到高度注入加速器的加速电场中的方法。

核心原理是利用光子与光阴极相互作用，使得光子能量激发光阴极离子内层电子，使其弹射出体系。

经由一个复杂的体系将电子流引导到在彼中的加速器管道内，加速电场就能有效地对这些电子进行加速，使其既快速又长时间地在管道内运行，最终形成高能电子束。

这样的电子束在工业和科学艺术中广泛使用，也可以用于研究物料的物性，或者在出现类似于放射性污染等事故的时候进行处理。

二、光阴极电子注入技术的优点与传统的热阴极电子注入技术相比，光阴极电子注入技术具有许多优势。

首先，光阴极电子注入技术可以极大的减小加速器的尺寸，其便携性和维护方便性大大提升。

其次，由于光阴极电子注入技术绝大多数使用激光，因此其电源的依赖性更低。

最后，与传统的热阴极电子注入技术相比，光阴极电子注入技术的电子束的束发射度更好。

同时电子在光阴极电子注入技术中已经经过冷却，因此可以寿命更长、束发射度更小、更容易稳定地注入加速器。

三、光阴极电子注入技术在加速器中的应用光阴极电子注入技术已经被广泛用于自由电子激光和 X 光自由电子激光器中。

其在 X 光激光中的应用十分广泛，X 光激光中需要高质量、高性能的电子束，这个时候光阴极电子注入技术就起到了重要的作用。

光阴极电子注入技术还可以用于缩减加速器的长度，提高电子束的得到积效率，并能够在单个高质量电子束的情况下进行多电子束加速。

四、光阴极电子注入技术的前景光阴极电子注入技术的出现让电子加速器的未来产生了更多的多样性。

第38卷，第5期红外1文章编号：1672-8785(2〇17)〇5-0001-〇7高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展张伟^张嘉阳^吴闻迪1余婷1叶锡生1(1.中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800 ;2.中国科学院大学，北京1〇〇〇必）摘要：掺铥光纤激光器（Tm-Doped Fiber Laser,TDFL)具有结构装凑、散热性能优良、光束质量好、非钱性效应阈值高等优点，其量子转换效率在理论上可达200% …TDFL产生的1.7〜2.1 nm激光在多个领域具有广泛应用。

筒要介绍了 Tm3+离子的吸收谱和能续结构、T D F L三种系捕方式的优缺点以及国内外高功率T D F L的研究进展，并就其未来发展给出了初步看法.关键词：掺铥先纤激光器；泵浦方式；高功率中图分类号：TN248 文献标志码：A D O I:10.3969/j.issn.l672-8785.2017.05.001 Research Progress of High Power Continuous-waveTm-doped Fiber LaserZHANG Wei 1气ZHANG Jia-yang WU Wen-di \YU Ting \YE Xi-sheng 1(1. Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai201800, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) Abstract: Tm-doped Fiber Lasers (TDFL) have the advantages of compact structure, excellent coolingcapacity, good beam quality and high non-linear effect threshold etc. Theoretically, its quantum con­version efficiency can be up to 200%. The laser generated by TDFLs at the wavelengths from 1.7 \xmto 2.1 ]xm has wide applications in many fields. The absorption spectrum and level structure of Tm3+,the advantages and disadvantages of three different pumping methods and the research progress of highpower TDFLs at home and abroad are presented in brief. Finally, the preliminary view on the futuredevelopment of high power TDFLs is given.Key words: Tm-doped fiber laser; pumping method; high power〇引言辱在t t i l率，satt着1w就提出了将光评应用于激光器的思路。

直流光阴极注入器电子束壁损失初步研究吴岱;肖德鑫;李凯;刘宇;李鹏;王汉斌;杨兴繁;黎明【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2014(26)1【摘要】真空度被认为是影响GaAs阴极寿命的最重要参数之一,电子束在阴极附近的壁损失会导致真空度下降.基于高斯分布模型,研究了中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)直流光阴极注入器电子束在束线管壁上的损失情况.通过理论分析、数值计算、束流动力学模拟、热力学分析及电子束初步出束实验研究,证明了FEL-THz电子束壁损失能达到W量级,必然引起真空度下降和阴极寿命缩短,这是目前限制出束的重要原因之一.研究表明,为维持电子束持续稳定工作,应将注入器阳极后的管道尺寸扩大到至少45 mm.【总页数】5页(P265-269)【作者】吴岱;肖德鑫;李凯;刘宇;李鹏;王汉斌;杨兴繁;黎明【作者单位】清华大学工程物理系,北京100084;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院应用电子学研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TL53;O462.3【相关文献】1.砷化镓光阴极直流高压注入器研究进展 [J], 吴岱;肖德鑫;李凯;潘清;杨仁俊;张海旸;王建新;刘宇;柏伟2.高压直流连续波光阴极注入器中发射度补偿 [J], 李鹏;吴岱;许州;黎明;杨兴繁3.作为BEPCII预注入器的光阴极注入器 [J], 裴士伦;董东;裴国玺;王书鸿4.高压直流连续波光阴极注入器中电子束流发射度研究 [J], 李正红;胡克松;肖效光;钱民权;刘振灏5.高压直流连续波光阴极注入器 [J], 杨振萍;边清泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

HCN激光器小型化及工作参数优化王成鑫;申俊杰;刘海庆;魏学朝;揭银先;张际波【摘要】对大功率连续波氰化氢(HCN)激光器进行了小型化,成功研制了谐振腔长度分别为2m和1m的小型化HCN激光器.改进了激光器的阴极腔头结构和阴极过渡段连接结构,对小型化激光器进行了系统的参数优化实验,同时使用了绝对功率计和光束分析仪对激光器的功率进行定标,使激光器的功率测量更为准确.在工作气体配比为N2:CH4∶H2=1∶1∶5的条件下,对影响小型HCN激光器功率输出的各种参数进行了优化调试实验,实验结果表明:2m激光器的最佳参数为放电管内径为(50±0.5) mm、耦合输出栅网500线/英寸、混合气体工作流量是10 mL/min、激光管外壁温度160℃、激光器工作电流0.65 A、工作气体气压为29 Pa时,功率输出最大为2.1 mW.1m激光器的最佳参数为:放电管内径为(30±0.5) mm、耦合输出栅网500线/英寸、混合气体工作流量是3.2 mL/min、激光管外壁温度160℃、激光器工作电流0.6A、工作气体压力8.6 Pa时,功率输出最大为0.6 mW.【期刊名称】《天津理工大学学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】6页(P9-14)【关键词】激光器;功率;最佳参数;小型化;结构优化【作者】王成鑫;申俊杰;刘海庆;魏学朝;揭银先;张际波【作者单位】天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384;天津理工大学机械工程学院天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室机电工程国家级实验教学示范中心,天津300384;中国科学院等离子体物理研究所,合肥230031;中国科学院等离子体物理研究所,合肥230031;中国科学院等离子体物理研究所,合肥230031;中国科学院等离子体物理研究所,合肥230031【正文语种】中文【中图分类】TN248;TN245在聚变等离子体物理研究中，电子密度测量非常重要.等离子体电子密度可通过测量光在等离子体中传播的折射率得到.综合考虑电磁波传输和机械振动等影响，远红外激光波长最适合等离子体密度测量的波长之一，激光干涉仪[1]目前已经成为高温等离子体电子密度诊断的常规方法之一，而作为干涉仪光源的远红外激光器是我们不可缺少的一个研究对象.EAST装置是中国自行设计研制的国际首个全超导托卡马克装置，旨在深入探索实现聚变能源的工程、物理问题.2014年EAST装置全面升级导致实验人员能活动的空间减小，不能像以前一样高效有序的进行实验.应等离子体所的要求，研制一台小型的HCN激光器.HCN激光器小型化之后，由于整体的体积变小，可以和托卡马克大装置靠的更近，大大的缩短了激光干涉仪器的光程，使激光器功率在光路上的衰减大大降低，从而提高可探测信号强度.此外，随着近年来太赫兹（0.1～2 THz）科技的发展[2-5]，太赫兹技术在安全检查、医疗诊断等领域都有着很好的应用前景.但是缺乏低功率、低成本、便携式、常温下工作的太赫兹辐射源一直是限制太赫兹系统发展和应用的最大瓶颈.而小型化后的HCN激光器（0.69 THz）作为太赫兹光源刚好可以解决太赫兹的瓶颈问题.HCN激光器小型化下的优化改进将促进HCN激光器在太赫兹技术在安全检查、医疗诊断等方面的应用.早在1976年国外已经实现了HCN激光器的小型化，国内还没有实现.本次实验成功的研制小型的HCN激光器，填补了国内没有小型HCN激光器的空白.本文优化了HCN激光器的结构并在小型化的过程中获得一系列实验结果，通过实验系统研究小型HCN激光器的输出功率随工作电流和混合工作气体压强的变化，使用了绝对功率计和光束分析仪对激光器的功率进行定标，使激光器的功率测量更为准确.并通过相关参数的调节达到对激光器输出功率的优化.1 远红外HCN激光器小型化1.1 远红外HCN激光器的工作原理HCN激光器属于气体分子激光器，相比于其它类型的激光器，其特点表现在以下两个方面：光束稳定性强、单色性好、光学均匀性好；粒子反转数高、能级激发截面大.激光器谐振腔内辉光放电时由CH4、N2之间发生化学反应生成HCN分子，其化学反应式如下所示：如图1所示，按照偶极跃迁选择定则，337 μm谱线对应于上能级1100（J=10）到下能级0400（J=9）的跃迁[6-10]（J表示转动量子数，前三个表示振动量子数）.图1 HCN气体分子放电能级跃迁图Fig.1 Energy levels of the HCN molecule 1.2 小型HCN激光器尺寸的确定小型HCN激光器的输出功率和其谐振腔的长度及内径有直接的函数关系，要确定小型HCN激光器的整体尺寸，首先要考虑的就是谐振腔的长度及其内径.对于HCN激光器，早期P.Bellan理论就推演出最佳输出功率与谐振腔的总长度（L+L′），内径d和外部损耗a0的关系为：此公式的图像表达形式如图2和图3所示.式中：d为激光管的内径；a0为外部损耗；L为激光管的放电长度；（L+L′）为激光管的总长度.外部损耗取决于反射镜上的散射损失、反射损失以及Pyrex波导管端和反射镜的耦合损失等，其值的大小约为百分之几.图2 1 m激光器最佳输出功率与放电管内径的关系（在不同外部损耗a0的条件下）Fig.2 1 m laser output power and discharge tube diameter as a function of the relationship with external loss a0图3 2 m激光器最佳输出功率与放电管内径的关系（在不同外部损耗a0的条件下）Fig.3 2 m laser output power and discharge tube diameter as a function of the relationship with external loss a0在波长和管壁材料确定的前提下，外部损失和波导管总长度唯一对应一个最佳的激光管内径d（见表1和表2），即：由放电长度固定不变，放电管内径与激光器的理想输出功率之间的函数关系可知，当放电管内径小于最佳内径的值时，激光器的理想输出功率随放电管内径的增加而变大，而且功率增加的速度很快.当放电管内径大于最佳内径的值时，激光器的理想输出功率随放电管内径的增加而变小，但功率减小的速度很慢.根据P.Bellan的理论推演确定，2 m激光器的放电管内径约为φ（50±0.5）mm，激光放电管总长为2.3 m；1 m激光器的放电管内径约为φ（30±0.5）mm，放电管总长为1.3 m.然后以放电管的尺寸为基准，设计出了小型HCN激光器其他的零部件结构和尺寸.如图4为小型激光器的阴极腔头和阳极腔头的装配图.表1 1 m腔长波导激光器对应不同损耗时的最佳管内直径Tab.1 The 1 m laser corresponds to the best tube diameter at different lossesa 0/% （L+L′）/m L′/m d/c m 21.3 0.3 3.831.3 0.3 3.341.3 0.3 3.051.3 0.3 2.861.3 0.3 2.6表2 2 m腔长波导激光器对应不同损耗时的最佳管内直径Tab.2 The 2 m lasercorresponds to the best tube diameter at different lossesa 0/% （L+L′）/m L′/m d/c m 22.3 0.3 4.832.3 0.3 4.342.3 0.3 3.652.3 0.3 3.362.3 0.3 3.1图4 小型HCN激光器阴极腔头和阳极腔头的装配图Fig.4 Compact HCN laser cathode cavity and anode cavity assembly diagram1.3 远红外HCN激光器小型化的结构及优化设计已经研制成功的小型HCN气体激光器结构简图如图5所示.目前已有谐振腔长度为2 m和1 m的两种小型化激光器.这是一台轴向的流动式激光器，工作电流方向、混合气体流动方向和激光器的光路方向在同一轴线上，工作气体从放电管的阴极端连续不断的输入，在放电管的阳极端由真空泵连续不断的抽走.由于工作气体不间断的连续输入，在激光器稳定工作时，放电管内的混合工作气体的温度不会很高，影响激光器工作的杂质气体也可以及时排出，因而激光器能够长时间的稳定放电[11].图5 HCN激光器机构简图Fig.5 Schematic diagram of the discharge pumped HCN laserHCN激光器在放电过程中放电管内壁会逐渐产生棕色聚氰化合物沉积[12]，该化合物影响波导反射会增大激光器的外部损耗，进而影响激光器的功率输出.而且越是靠近阴极产生的这种聚氰化合物沉淀就越多.HCN激光器使用坦筒作为阴极，由于激光器连续运行，一段时间运行后，坦筒达到使用寿命极限，必须进行更换.为了减少该化合物对功率的影响和便于更换坦筒，在放电管和阴极之间增加一个可以随时拆卸的过渡段（过渡段机构简图如图6所示），过渡段的左端和玻璃放电管相接触，由一个卡扣和若干垫圈固定连接和密封；过渡段的右端和阴极相接触，由一个压盖和垫圈固定连接和密封.当过渡段内的化合物沉淀过多或者坦筒达到使用寿命极限影响功率时，可以拆掉过渡段，并清洗过渡段内壁上的化合物沉淀.图6 过渡段结构简图Fig.6 Schematic diagram of the cathode transitionstructure为了在实际使用中进行光路准直和清洗激光管内壁的聚氰化物等需要，HCN激光器的阴极调节腔头也是需要经常拆装的一个部件，为了能更加快速高效的拆装阴极调节腔头，对其加以改进，使其结构简单，拆装容易.如图7所示，O型的密封圈提供密封作用，反射镜压盖把平面反射镜固定在阶梯轴上，右侧的旋钮通过调节阶梯轴间接的调节反射镜的轴向运动.这种结构可使反射镜沿光轴方向平移10 mm以上.放电管的材料是Pyrex玻璃，由于HCN（337μm）激光谐振腔纵模间隔（Δν=c/2L，c为光速；L为腔体长度）大于激光的自然线宽，HCN激光器的谐振腔为波导谐振腔[13]，采用平面腔形式.谐振腔的阴极端是一个平面反射镜，其表面镀金，玻璃基底，用图7中的调节旋钮来调节反射镜的水平位置，来调节腔的长度为半波长的整数倍，从而使激光器的输出功率达到最大.用四个螺钉调节反射镜和光轴之间的角度，以得到所需的稳定的激光输出功率.腔的阳极端用的是金属镍网作耦合输出，其透过率为93%.在金属网前面5 mm处平行且均匀的安装五根直径为50 μm的钨丝，从而能得到线偏振的激光输出.激光器的四周用4根膨胀系数为1 μm/℃的因瓦合金棒（4J32φ1.5 cm）稳固，以确保谐振腔的腔长在外界环境温度变化下小于几个微米.激光器两端用环氧板（绝缘）支撑，并以因瓦合金连接[14].图7 阴极调节腔头结构简图Fig.7 Schematic diagram of the cathode cavity head2 小型HCN激光器的输出特性2.1 最佳调试参数HCN激光器的最佳运行参数是多元化的，需要做多次重复的实验才能测得.最佳参数包括混合工作气体的气压、工作电流、激光器放电管外壁温度以及栅网的选择等. 实验选定混合工作气体配比为N2∶CH4∶H2=1∶1∶5，输出栅网为500线/英寸.激光器工作电流为0.5～0.95A（1m和2m激光器的最佳工作电流分别是0.6A和0.65A），混合工作气体的气压为4～38Pa（1m和2m的最佳工作气压分别是29 Pa和8.6 Pa），混合气体工作流量在1.2～13 mL/min范围内变化（1 m和2 m最佳混合气体工作流量分别是10mL/min和3.2mL/min）.激光器放电管外壁温度控制在130～170℃之间.实验中HCN激光器输出功率是用低频探头[15]、斩波器、光束分析仪[16]、绝对功率计[17]测得.低频探测器只对低频脉冲波有响应，在测量的过程中，将斩波器放在激光器的阳极输出窗口，对激光器输出的连续远红外波进行斩波，从而可以得到激光束形成脉冲，以引起探测器的响应.低频探测器感光面积直径约为2 mm，可以准确的测量激光束截面上某点的相对能量大小，其输出方式为电压信号，输出的电压值越大则代表该点能量值越高，电压值与能量值成正比关系，由此可以对某一区域光斑横截面上的能量分布进行扫描以及用绝对功率计进行功率的定标，从而可以很精确的得到激光器输出功率的值和判断该处光束是否为高斯光.测1 m激光器的功率时，先通过低频探头和斩波器得到1 m激光器的最大电压信号为60 mV，然后通过绝对功率计和光束仪分析检测后总功率为0.6 mW，输出模式为单高斯模.同理，测2 m激光器的功率时先通过低频探头和斩波器得到2 m激光器的最大电压信号为80 mV，然后通过绝对功率计和光束仪分析检测后总功率为0.95 mW，输出模式为单高斯模[18-19].2.2 工作气体压强对输出功率的影响在混合气体配比N2∶CH4∶H2=1∶1∶5 的条件下，在激光器稳定工作时，通过改变激光器管内混合工作气体的压强并测量和记录每个压强值所对应的激光器输出功率的大小，从而获得激光输出功率与放电管内的混合工作气体压强的关系.实验结果如图所示，输出的功率信号先随着工作气体压强的增加而增大，当压强达到某一个临界点是时，输出功率信号随着工作气体压强的增加而减小.2 m激光器在管内气体压强为29 Pa时输出功率信号达到最大为2.1 mW（见图8）.1 m激光器在管内气体压强为8.6 Pa时输出功率信号达到最大为0.6 mW（见图9）.2.3 工作电流对激光器功率的影响图8 2m激光器输出功率随工作气压的变化曲线Fig.82 m Laser output power as a function of pressure图9 1m激光器输出功率随工作气压的变化曲线Fig.91 m Laser output power as a function of pressure在混合气体配比N2∶CH4∶H2=1∶1∶5的条件下，当激光器稳定工作时，逐渐改变工作电流的大小并测量和记录每个电流值所对应的激光器输出功率的大小，从而获得激光器的输出功率与工作电流的关系.通过测量，发现输出功率信号随着电流的变大而增大，对于2 m激光器（见图10），当电流达到0.95A时，输出功率达到最大为2.5 mW.对于1 m激光器（见图11），当电流达到0.9A时，输出功率达到最大为0.75 mW.当激光器的电流大于1 A的时候，由于阴极打火严重导致功率不稳，对激光器有损害，就没有选择继续提升电流.图10 2m激光器输出功率随电流的变化曲线Fig.10 2 m Laser output power as a function of current图11 1m激光器输出功率随电流的变化曲线Fig.11 1 m Laser output power asa function of current3 结论对大功率连续波氰化氢（HCN）激光器进行了小型化，成功研制了谐振腔长分别为2 m和1 m的小型化HCN激光器，改进了激光器的阴极腔头结构和阴极过渡段连接结构，使用了绝对功率计和光束分析仪对激光器的功率进行定标，使激光器的功率测量更为准确.对小型化激光器进行了系统的参数优化实验，在工作气体配比为N2∶CH4∶H2=1∶1∶5 的条件下，2 m激光器的最佳参数为：放电管内径为φ50±0.5 mm、栅网500线/英寸、混合气体工作流量是10 ml/min、激光管外壁温度为160℃、激光器工作电流为0.65A、工作气体压力为29 Pa时，功率输出最大为2.1 mW.1 m激光器的最佳参数为：放电管内径为（30±0.5）mm、栅网500 线/英寸、混合气体工作流量是7.8 ml/min、激光管外壁温度为160℃、激光器工作电流为0.6A、工作气体压力为27 Pa，功率输出最大为0.6 mW.输出模式为单高斯模.虽然早在1976年国外就已经研制出小型的HCN激光器，但当时的太赫兹技术还没有兴起，小型的HCN激光器并没有展示其相应的价值.现在随着太赫兹技术在安全检查、医疗诊断等领域迅速的发展，小型HCN激光器作为太赫兹的光源可以完美的解决太赫兹技术的瓶颈问题.在此时成功研制出小型的HCN激光器并优化其结构正是顺应时代的潮流，不仅填补了国内没有小型HCN激光器的空白，又为太赫兹技术的迅速发展奠定了基础.致谢：感谢中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所提供的设备支持.参考文献：【相关文献】［1］华志励，李磊.基于激光干涉仪式水听器的近海海洋环境噪声测量研究［J］.光电子·激光，2014，25（7）：1376-1380.［2］李孟奇，谭智勇.基于太赫兹量子级联激光器的反射式快速扫描成像［J］.光学学报，2017，37（6）：103-109.［3］成彬彬，李慧萍.太赫兹成像技术在站开始安检中的应用［J］.太赫兹科学与电子信息学报，2015，13（6）：843-848.［4］谭志勇，万文坚.基于太赫兹量子级联激光器的实时成像研究进展［J］.中国光学，2017，10（1）：68-76.［5］王亚海，胡大海.太赫兹成像技术［J］.微波学报，2015（S1）：36-39.［6］高丽.J-TEXT等离子体电子密度诊断系统的建立［D］.武汉：华中科技大学，2009：68-70.［7］李根.EAST远红外HCN双色激光器系统的研制及中频控制的研制［D］.天津：天津理工大学，2016：6-10.［8］张际波.HCN激光干涉仪功率的自动反馈控制及远程控制［D］.天津：天津理工大学，2016：6-14.［9］张际波，申俊杰.基于PLC和组态王的HCN双激光器功率稳定监控系统［J］.天津理工大学学报，2016，32（6）：20-24.［10］李根，申俊杰.基于PLC和组态王的激光器功率监控系统［J］.光电子·激光，2016，27（8）：792-797.［11］魏学朝，刘海庆.连续辉光放电波导型远红外氘化氰激光器输出性能优化［J］.核聚变与等离子体物理，2016，36（2）：126-130.［12］唐益武，邓中超.长腔HCN激光器工作参数优化［J］.核聚变与等离子体物理，2009，29（1）：23-26.［13］高丽，周艳，等.高功率HCN波导激光器研制［J］.核聚变与等离子体物理，2009，29（1）：112-120.［15］Jie Y X，Liu H Q.Design of cw high-power dischargepumped DCN laser［J］.International Journal of Infrared and Millimeter Waves，2003，（12）：2079-2083. ［16］王正兴.EAST托卡马克偏振干涉仪台面实验研究［D］.合肥：中国科技大学，2004：34-38. ［17］Jie Y X，Liu H Q.Optimization and maximum output power of cw DCN laser［J］.International Journal of Infrared and Millimeter Waves，2004，25（4）：649-655. ［18］Jie Y X，Liu H Q.The beam property of DCN laser［J］.International Journal of Infrared and Millimeter Waves，2004，25（6）：891-895.［19］Jie Y X，Gao X.Multi-channel FIR HCN laser interferometer on HT-7 tokamak ［J］.International Journal of Infrared and Millimeter Waves，2000，21（9）：1375-1380.。

作为BEPCII预注入器的光阴极注入器裴士伦;董东;裴国玺;王书鸿【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2008(20)9【摘要】为了提高并且采用双束加速技术以进一步提高BEPCII正电子从直线加速器注入到储存环的速率,BEPCII(Bei-jing Electron Positron Collider Upgrade Project)正在建造带有两个次谐波聚束腔的新预注入器.提出了使用光阴极注入器作为BEPCII预注入器的新方案,其性能优于次谐波聚束系统:发射度和能散至多为次谐波聚束系统的1/4,100%的传输效率,没有卫星束团的干扰,等.此外,还分别对光阴极注入器在高电荷量和低电荷量两种情况下的束流动力学进行了模拟计算和优化研究,并将其性能与正在建造的次谐波聚束系统和旧聚束系统的性能进行了比较和讨论.由此光阴极注入器产生的电子束还可以在将来用作激光一等离子体或激光-非传导性加速结构的尾场加速研究.%In order to use the two-bunch acceleration technology to further double the positron injection rate from BEPCII (Beijing Electron Positron Collider Upgrade Project) linae to the storage ring, a pre-injector with two SHBs (Sub-harmonic Buncher) is being constructed to replace the old BEPCII bunching system. In this paper, we propose a new scheme to use a photoinjector as the pre-injector, the performance of which is comparable with or better than the sub-harmonic bunching system: at most 25% emittance and energy spread, 100% transport efficiency, absence of satellite bunch, etc. Beam dynamics of the photoinjector based pre-injec-tor in both low charge and high chargecases are studied and compared with both the pre-injector with SHBs and the old BEPCII pre-injector. The high charge beam produced by the new photoinjector can be used as drive beam for laser-plasma and for laser-dielectric wakefield acceleration studies in the future.【总页数】7页(P1521-1527)【作者】裴士伦;董东;裴国玺;王书鸿【作者单位】斯坦福大学,直线加速器中心,加利福尼亚,门罗帕克,94025,美国;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;中国科学院高能物理研究所,北京,100049;中国科学院高能物理研究所,北京,100049【正文语种】中文【中图分类】O4【相关文献】1.基于 Qt的 BEPCII 注入器电源控制接口实现 [J], 吴雪婷;孔祥成;乐琪2.神龙二号热阴极注入器束流调试 [J], 代志勇;杨治勇;臧宗旸;张晓波;石金水;李劲;赖青贵;王敏鸿3.砷化镓光阴极直流高压注入器研究进展 [J], 吴岱;肖德鑫;李凯;潘清;杨仁俊;张海旸;王建新;刘宇;柏伟4.直流光阴极注入器电子束壁损失初步研究 [J], 吴岱;肖德鑫;李凯;刘宇;李鹏;王汉斌;杨兴繁;黎明5.基因算法在光阴极注入器优化设计中的应用 [J], 张猛;廖浪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。