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

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【摘要】：論文概述了準分子激光器的發(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)率準分子激光器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。提出了高重復(fù)率準分子激光腔設(shè)計涉及的關(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)、聲學激波抑制技術(shù)和熱交換技術(shù)等。對關(guān)鍵技術(shù)進行實例描述和分析,為4 kHz重復(fù)率ArF準分子激光腔的設(shè)計提供了依據(jù)。采用張氏電極的設(shè)計理論,設(shè)計了一套用于高重復(fù)率放電的緊湊型張氏電極。采用電暈預(yù)電離方式對主電極放電提供初始電子濃度。通過對橫流風機、磁耦合器和氣體循環(huán)流道合理設(shè)計,在放電區(qū)獲得高達33.3 m/s的氣體平均流速。對流場進行數(shù)值仿真計算,直觀觀測激光腔內(nèi)的氣體流動情況。仿真和實測結(jié)果表明:放電區(qū)氣體流速的大小和均勻性均達到放電要求。通過冷卻系統(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)僅有一個進水口和一個出水口,避免了繁瑣的管道連接。設(shè)計、加工和組裝了一臺可運行在4 kHz重復(fù)率的ArF準分子激光器實驗樣機。開展了高重復(fù)率ArF準分子激光器放電實驗研究。通過對預(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題和放電區(qū)下風口拉弧問題。在直流電源電壓750 V下,ArF準分子激光器可以最高4500 Hz重復(fù)率運行。運行在4 kHz重復(fù)率和放電電壓17.4 kV時,通過分光法測量得到ArF準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%。實驗結(jié)果表明:ArF準分子激光器在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。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN248

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本文編號：1317157