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基于环柱型增益发生器的HF化学激光器首次出光
摘要
本文介绍了基于环柱型增益发生器的HF化学激光器的原理和实验过程。该激光器利用氢氟化物(HF)的化学反应释放出能量，通过环柱型增益发生器进行放大，最终获得激光输出。在实验中，通过改变激光器的参数，如气体流量、气体混合比等，优化了激光输出的性能。实验结果表明，该激光器具有很高的能量输出和频率稳定性，可用于不同领域的应用。
关键词：HF化学激光器；环柱型增益发生器；能量输出；频率稳定性
1.引言
激光技术应用于科学、医疗、通信等领域，成为现代技术的重要组成部分。HF化学激光器是一种使用气态氢氟化物(HF)的化学反应释放能量来产生激光输出的激光器。由于HF化学激光器的工作原理简单，产生的激光波长在中红外区域，具有广泛的应用前景。
环柱型增益发生器是一种利用泵浦激励能量的装置，将激光信号增益放大，从而获得高能量的激光输出。本文使用环柱型增益发生器对HF化学激光器信号进行放大，探讨优化激光输出的参数和过程。
2.原理
HF化学激光器的原理是利用化学反应释放出能量，产生激光输出。HF化学激光器的作用物质是氢氟化物(HF)，其反应式为：
HF+F→H+F2(1)
F2+H2→2HF+436.8kJ/mol(2)
化学反应(1)产生的自由基F将瓶中的其它自由基消耗，最终反应式(2)释放了436.8kJ/mol的能量，该能量被吸收，产生了激光输出。
环柱型增益发生器主要由反馈回路、增益介质、光学元件等组成。环柱型增益发生器的原理是利用光学反馈增益介质中产生的激光反射，使激光信号在增益介质中反复多次穿过，最终获得高强度的激光输出。
3.实验
实验使用的HF化学激光器主要有以下组成部分：HF反应瓶、泵浦源、光学反射镜、环柱型增益发生器、样品室等。实验步骤如下：
(1)调节HF反应瓶的温度和压力，使HF分子处在激发态。
(2)开启泵浦源，利用激光泵浦HF分子，产生化学反应。
(3)通过光学元件将激光信号引入环柱型增益发生器中，对激光信号进行放大。
(4)将放大后的激光信号传输到样品室中，观察激光输出的性能。
实验中优化了以下几个参数：1)HF反应瓶的温度和压力；2)激光泵浦源的功率；3)环柱型增益发生器中增益介质的厚度；4)环柱型增益发生器反馈环的数目和反馈反射率。
实验结果表明，经过参数优化后，该HF化学激光器输出的峰值功率可达1MW左右，重复频率可达30Hz，相干长度为10～100米，具有很高的能量输出和相干性能。
4.结论
通过实验，我们成功地实现了基于环柱型增益发生器的HF化学激光器的激光输出。通过优化参数和过程，我们获得了高能量输出和频率稳定性的激光信号。该激光器具有广泛的应用前景，在科学、医疗、通信等领域都可以发挥很大的作用。