平面激光誘導(dǎo)熒光（Planar Laser Induced Fluorescence）成像技術(shù)使用特定波長激光選擇性激發(fā)流場中待測的活性粒子或示蹤粒子輻射熒光,對熒光成像獲取流場粒子空間分布等信息,具有非接觸式測量、時(shí)空分辨率可達(dá)納秒和微米量級的優(yōu)點(diǎn),是研究流場和燃燒的重要技術(shù)方式之一。高速PLIF成像診斷技術(shù)要求激勵(lì)源工作在高重頻下,輸出大單脈沖能量和寬調(diào)諧范圍的紫外波段激光。針對高速PLIF成像診斷系統(tǒng)對高重頻大能量可調(diào)諧激光器放大效率的需求,本文開展了脈沖時(shí)序調(diào)制可調(diào)諧染料激光放大技術(shù)的研究,研究內(nèi)容如下:首先研究了不同工作介質(zhì)特性對于激光染料輸出特性的影響情況,根據(jù)羥基的吸收譜線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了甲醇作為染料溶劑,Rhodamine 590濃度為50mg/L,Rhodamine 590和Pyrromethene 597共摻比例為2:1的共摻體系作為染料溶質(zhì)。通過變換光束整形系統(tǒng)的擴(kuò)束比改變種子光特性,利用高斯光束的光學(xué)傳輸矩陣分析擴(kuò)束比對種子光特性的影響,研究了種子光擴(kuò)束比對放大級提取效率的影響規(guī)律,當(dāng)擴(kuò)束比為1:6時(shí),放大級能量提取效率最高可達(dá)26.5%,與理論模擬結(jié)果相一致。... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

橫向泵浦的UV可調(diào)諧激光系統(tǒng)[5]

放大系統(tǒng)組成[6]

l,M.P.Lee等人，在研究利用脈沖平面激光誘導(dǎo)的NO熒光進(jìn)行超聲速流的分子速度成像中使用了226.2nm輸出波長、5Hz的準(zhǔn)分子抽運(yùn)的染料激光器作為系統(tǒng)光源，脈寬20ns，能量輸出為0.4mJ/脈沖[7]。1992年，英國C.S.Adams和A.I.FergusonDepartment等人利用氬離子激光器泵浦實(shí)現(xiàn)了紫外波段可調(diào)諧激光輸出[8]，泵浦源最大功率輸出為6W，在波長調(diào)諧范圍360nm-400nm內(nèi)，最高倍頻輸出的激光功率可至數(shù)十mW，380nm處獲得最大為60mW的功率輸出。2001年，俄羅斯DEZakrevskii和SAKochubei等人設(shè)計(jì)了一種高重頻下的紫外可調(diào)諧激光系統(tǒng)如圖1-3所示[9]，系統(tǒng)由銅蒸汽激光泵浦，采用連續(xù)波染料激光器作為主振蕩器。其輻射由三段染料系統(tǒng)放大，可輸出10ns的可調(diào)紫外輻射脈沖，平均功率為3w，脈沖重復(fù)頻率為12khz，線寬小于45MHz，單脈沖輸出能量為0.25mJ，波長調(diào)諧范圍是513nm-567nm。圖1-3實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[9]2006年，美國伊士曼柯達(dá)公司研究實(shí)驗(yàn)室的LSLiao和KMVaeth等人使用氮激光器橫向泵浦[10]，香豆素545四甲基(C545T)的乙醇溶液用作增益介質(zhì)，泵浦光波長337nm，能量輸出7mJ/脈沖，如圖1-4所示。系統(tǒng)最高能量轉(zhuǎn)換效率為14%，波長調(diào)諧范圍501~574nm，單脈沖輸出能量0.98mJ。2007年，德國達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)能源與發(fā)電廠技術(shù)系的B.Bohm和D.Geyer等人在對部分預(yù)混湍流相對噴射火焰中的條件流場同時(shí)進(jìn)行PIV/PTV/OH-PLIF成像統(tǒng)計(jì)的研究中[11]，對于OH-PLIF系統(tǒng)使用了倍頻Nd:YAG激光器(Pro270,QuantaRay)來抽運(yùn)染料激光器(SirahPrecisionScan)。2009年，印度孟買化學(xué)技術(shù)研究所的AparnaV.Deshpande和UdayKumar在研究若丹明110（Rh-110）浸漬溶膠-凝膠二氧化硅樣品的高效浸出法中使用了Rh-6G

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于激光的燃燒場溫度診斷方法綜述[J]. 王海青,林偉,仝毅恒,朱楊柱,蘇凌宇,聶萬勝.  氣體物理. 2020(01)
[2]脈沖染料激光的線寬壓縮與測量[J]. 張喬楓,謝錦林,范費(fèi)彬,桑龍龍,丁衛(wèi)星,陸全明.  中國激光. 2019(04)
[3]用于原子能級結(jié)構(gòu)研究的激光共振電離光譜系統(tǒng)[J]. 王文亮,李志明,沈小攀,徐江,翟利華,鄧虎,韋冠一.  光譜學(xué)與光譜分析. 2017(12)
[4]雙波長NO-PLIF法測量運(yùn)動(dòng)激波前后溫度場的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 曹春麗,徐勝利,劉二偉.  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(12)
[5]正向抽運(yùn)脈沖染料激光放大時(shí)間特性研究[J]. 談小虎,張志忠,張?jiān)婆d,張曉衛(wèi),張貴忠,姚建銓.  中國激光. 2010(09)
[6]甲醇和乙醇溶液光譜學(xué)特性的對比研究[J]. 朱拓,陳國慶,虞銳鵬,劉瑩,倪曉武.  光電工程. 2005(04)
[7]激勵(lì)光波長對乙醇溶液熒光光譜特性的影響[J]. 劉瑩,蘭秀風(fēng),沈中華,陸建,倪曉武.  光譜學(xué)與光譜分析. 2005(02)
[8]多級染料激光放大器中激光增益與放大自發(fā)輻射強(qiáng)度的理論研究[J]. 孔祥蕾,羅曉琳,張先燚,張偉,李海洋.  中國激光. 2003(05)
[9]染料放大器的ASE和飛秒脈沖放大[J]. 肖綱要,何慧娟,沈晉匯,劉玉璞,張影華,陸培華,王之江.  中國激光. 1993(06)
[10]染料調(diào)諧激光器中ASE的有效抑制[J]. 李銀妹,劉學(xué)龍,高成岳.  中國激光. 1990(08)

碩士論文
[1]脈沖時(shí)序調(diào)制可調(diào)諧染料激光器振蕩輸出特性研究[D]. 田鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]用于高速PLIF診斷的可調(diào)諧激光技術(shù)研究[D]. 王正國.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017



本文編號：3592289