化学激光及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 激光的发展 1

1.2 化学激光的发展 3

1.3 第一代化学激光——HF/DF化学激光 4

1.4 第二代化学激光——氧碘化学激光 5

1.5 泛频HF化学激光 6

1.6 化学激光的定义和特点 7

1.7.2 全反转、部分反转和传能化学激光 9

1.7.1 化学抽运（化学泵浦） 9

1.7 有关化学激光的基本概念 9

1.8 氧碘化学激光原理和基本构成 10

参考文献 12

第2章 单重态氧O2（1△）发生器 13

2.1 用化学反应产生单重态氧O2（1△） 13

2.2 激发态氧O2（1△）发生器 14

2.3 鼓泡式O2（1△）发生器 16

2.4 转板式O2（1△）发生器 18

2.5 转板式O2（1△）发生器的热管理 25

2.6 射流式O2（1△）发生器 27

2.7 均匀液滴O2（1△）发生器 31

2.8 喷雾式O2（1△）发生器 33

2.9 转网式O2（1△）发生器 36

2.10 其他类型O2（1△）发生器 37

2.11 激发态O2（1△）的气相传输损失 38

参考文献 41

第3章 碘蒸气发生器、氧碘混合和碘分子解离 42

3.1 碘蒸气发生器 42

3.2 O2（1△）与I2的混合 45

3.3 I2的解离 49

参考文献 52

第4章 氧碘混合喷管和扩压器 53

4.1 超音速流动的作用 53

4.2 激光增益系数 54

4.3 超音速喷管 56

4.4 扩压器设计 59

参考文献 62

5.1.1 光腔流动工作介质密度恒定条件下的增益与功率提取 63

第5章 连续波氧碘化学激光器增益与工作特性 63

5.1 COIL的增益与功率提取 63

5.1.2 光腔流动工作介质密度变化条件下的增益与功率提取 68

5.2 输出光强与腔内往返振荡光强的关系 75

参考文献 77

第6章 连续波氧碘化学激光器光学谐振腔理论 80

6.1 光学谐振腔的模式 80

6.1.1 驻波条件 81

6.1.2 纵模 82

6.1.3 横模 83

6.2 光学谐振腔的损耗、Q值及线宽 84

6.2.1 光腔的损耗 84

6.2.2 光子的寿命 85

6.2.3 无源腔的Q值 86

6.2.4 无源腔的线宽 87

6.3 光学谐振腔的几何光学分析 88

6.3.1 光线传输矩阵 88

6.3.2 共轴球面腔的稳定条件 89

6.4.1 ABCD矩阵方法求解一般稳定腔的模参数 93

6.4 一般稳定球面腔的模式特征 93

6.4.2 等价共焦腔求解一般稳定腔的模参数 96

6.4.3 传播圆作图方法求解一般稳定腔的模参数 97

6.5 光学谐振腔的衍射理论分析 100

6.5.1 菲涅耳-基尔霍夫衍射积分方程 100

6.5.2 复杂光学系统的衍射积分——Collins公式 104

6.5.3 Fox-Li数值迭代法 105

6.5.4 快速傅里叶变化法 106

6.6.1 非稳腔的模参数和共轭像点 107

6.6 非稳定光学谐振腔 107

6.6.2 非稳腔的光束近场和远场强度分布 109

6.6.3 束转动90°环形非稳腔（UR90） 111

6.7 激光光束质量的评价方法 118

6.7.1 衍射极限倍数因子β 118

6.7.2 斯特列尔比（Strehl Rate） 120

6.7.3 环围功率比（BQ） 121

6.7.4 M2因子 122

参考文献 124

7.1 真空机组加真空罐的压力恢复系统 129

第7章 压力恢复系统 129

7.2 引射式压力恢复系统 130

7.3 低温吸附泵压力恢复系统 131

参考文献 132

第8章 氧碘化学激光器的效率 133

8.1 反应效率 133

8.2 激发效率 134

8.3 提取效率 134

8.4 化学效率 135

8.5 重量效率 136

8.6 比功率 137

参考文献 137

第9章 化学激光性能参数的测试诊断技术 138

9.1 小信号增益系数的测量 138

9.1.1 P-T（变耦合率）和极大损耗法 138

9.1.2 直接测量法 141

9.1.3 小信号增益分布的测量 143

9.2 激光输出功率和能量的测量 148

9.2.1 转针采样高能激光监测系统 149

9.2.2 积分球技术 150

9.2.3 能量吸收器技术 153

9.3 输出激光光束质量的测量技术 154

9.3.1 激光光束质量的意义 154

9.3.2 转筒或旋转测量技术 157

9.3.3 哈特曼测量近场强度和相位技术 159

9.3.4 CCD或热释电列阵成像测量技术 161

9.4 腔镜高反射率的测量 164

9.5.1 单重态氧绝对浓度（产率）的测量技术 168

9.5 氧碘化学激光物种浓度的测量技术 168

9.5.2 氯气利用率的测量技术 178

9.5.3 单重态氧气流中水汽含量测量 180

9.5.4 碘分子浓度的测量 182

参考文献 185

第10章 脉冲氧碘化学激光 188

10.1 光引发脉冲氧碘化学激光模型 188

10.2 光引发脉冲COIL 189

10.3 放电引发脉冲氧碘化学激光 191

10.4.1 连续波COIL的调Q 192

10.4 连续波COIL的脉冲化 192

10.4.2 连续波COIL内增益磁调制 197

参考文献 198

第11章 典型的氧碘化学激光装置 199

11.1 COIL的发展历史 199

11.2 世界上第一台连续波氧碘激光器 200

11.3 亚音速氧碘化学激光器 202

11.4 RotoCOIL装置 203

11.5 RADICL装置 206

11.6 VertiCOIL装置 208

11.7 200kW COIL模块和兆瓦COIL 211

参考文献 213

第12章 HF/DF化学激光器 214

12.1 全反转和部分反转 214

12.2 电弧驱动HF/DF连续波化学激光器 217

12.3 燃烧驱动连续波HF/DF化学激光器 221

12.3.1 燃烧室 221

12.3.2 喷管组件 223

12.3.3 光学谐振腔 226

12.4 MIRACL装置和ALPHA计划 227

12.3.4 扩压器和压力恢复系统 227

12.5 脉冲HF/DF化学激光器 228

参考文献 229

第13章 化学激光的应用 231

13.1 化学激光器在军事领域的应用 231

13.1.1 美国“星球大战”计划和弹道导弹防御计划 233

13.1.2 机载激光武器计划 236

13.1.3 SBL研制计划 239

13.1.4 战术高能激光武器 239

13.2 化学激光器在工业中的应用 242

13.2.1 COIL的金属切割性能 245

13.2.2 COIL的金属焊接性能 251

13.2.3 氧碘化学激光器的光纤传输性能 261

13.3 化学激光器的其他应用 263

13.3.1 核设施（装置）的退役和拆除 263

13.3.2 石油、天然气及矿业开采 266

13.3.3 太空垃圾的清除 278

参考文献 279