發(fā)布時(shí)間：2017-12-21 21:06

  本文關(guān)鍵詞：高重復(fù)率ArF準(zhǔn)分子激光器的關(guān)鍵技術(shù)研究　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：論文概述了準(zhǔn)分子激光器的發(fā)展史及其在科研、醫(yī)療和工業(yè)方面的應(yīng)用并介紹了高重復(fù)率準(zhǔn)分子激光器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。提出了高重復(fù)率準(zhǔn)分子激光腔設(shè)計(jì)涉及的關(guān)鍵技術(shù),如放電電極與電暈預(yù)電離技術(shù)、高速氣體循環(huán)技術(shù)、聲學(xué)激波抑制技術(shù)和熱交換技術(shù)等。對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行實(shí)例描述和分析,為4 kHz重復(fù)率ArF準(zhǔn)分子激光腔的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。采用張氏電極的設(shè)計(jì)理論,設(shè)計(jì)了一套用于高重復(fù)率放電的緊湊型張氏電極。采用電暈預(yù)電離方式對(duì)主電極放電提供初始電子濃度。通過(guò)對(duì)橫流風(fēng)機(jī)、磁耦合器和氣體循環(huán)流道合理設(shè)計(jì),在放電區(qū)獲得高達(dá)33.3 m/s的氣體平均流速。對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,直觀觀測(cè)激光腔內(nèi)的氣體流動(dòng)情況。仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果表明:放電區(qū)氣體流速的大小和均勻性均達(dá)到放電要求。通過(guò)冷卻系統(tǒng)中的冷卻水帶走了激光腔中8.2kW的熱功率。合理的熱交換結(jié)構(gòu),能適應(yīng)熱脹冷縮。雙O型圈密封結(jié)構(gòu)使得工作氣體與冷卻水之間實(shí)現(xiàn)可靠隔離。緊湊的匯流結(jié)構(gòu),使激光器的冷卻系統(tǒng)僅有一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口,避免了繁瑣的管道連接。設(shè)計(jì)、加工和組裝了一臺(tái)可運(yùn)行在4 kHz重復(fù)率的ArF準(zhǔn)分子激光器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。開展了高重復(fù)率ArF準(zhǔn)分子激光器放電實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)預(yù)電離結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,解決了陶瓷管表面爬電問(wèn)題和放電區(qū)下風(fēng)口拉弧問(wèn)題。在直流電源電壓750 V下,ArF準(zhǔn)分子激光器可以最高4500 Hz重復(fù)率運(yùn)行。運(yùn)行在4 kHz重復(fù)率和放電電壓17.4 kV時(shí),通過(guò)分光法測(cè)量得到ArF準(zhǔn)分子激光器最高輸出功率72 W,能量穩(wěn)定性優(yōu)于1.5%,電光轉(zhuǎn)換效率約1.19%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:ArF準(zhǔn)分子激光器在39℃具有最高出光能量,在工作氣體溫度在40～48℃內(nèi),具有較高的能量穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN248

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本文編號(hào)：1317157