2-27 COIL运行参量对激光器性能的影响

陈云山 李守先 刘广华 张本爱

　　计算研究了氧碘化学激光器（COIL）激光性能（小信号增益、饱和输出功率）随一些相关运行参量的变化规律。这些运行参量主要包括：输入O₂(^1D)发生器（SOG）的氯气（Cl₂）流量、输入O₂(^1D)发生器的Cl₂与其稀释剂He的流量之比（He/Cl₂）和碘气（I₂）与O₂(^1D)流量之比（I₂/O₂(^1D)）等。

　　计算结果表明，（1）在激光器喷管截面面积不变的情况下，可通过增加输入SOG的氯气流量（亦即增加通过光腔的气体总流量），来提高激光器的功率；在某实验装置上输入SOG的氯气流量由2增加到6时，其功率将增至2.4倍左右。在增加输入SOG的流量的同时，激光器喷管截面面积（亦即光腔体积）也随之等比例放大，可保持腔温、腔压和小信号增益（SSG）不变，饱和输出功率也可以做到相似放大。同时，饱和光强沿气流方向随距离呈指数衰减；随着进入O₂(^1D)发生器的氯气流量的增加，沿气流方向的激射区长度在缩短，即提取光能的区域越来越集中，这对光束质量是不利的。（2）在所计算的范围内，随着He/Cl₂的增大，腔温、SSG在单调降低，而流速、腔压和功率在单调增大；沿气流方向的激射区变宽，即提取光能的区域越来越大，有利于光束质量的改善。（3）从激光输出功率角度看，在He/Cl₂=4/1的情况下，输出功率最大时I₂与O₂(^1D)的配比在3% 左右；从小信号增益角度看，在室温下，O₂(^1D)的产额为60% 时，SSG最大时I₂与O₂(^1D)的配比在21.3% 左右。He/Cl₂的值不同，以上的最佳配比也不同，这需进一步研究。计算结果是在输出耦合率相同的情况下取得。若取其最佳输出耦合率进行计算，相关规律尚需重新研究。