HCN激光器的小型化及工作參數(shù)優(yōu)化
發(fā)布時間：2021-08-20 12:06
在托卡馬克聚變裝置中,遠紅外激光干涉儀是托卡馬克裝置實驗中測量等離子體弦積分密度的常規(guī)診斷,而作為干涉儀光源的遠紅外激光器是不可缺少的一個研究對象。HCN激光器本身以及輔助系統(tǒng)小型化之后,可以離托卡馬克大裝置更近,大大的縮短激光干涉儀光程的距離,有效的減少激光器功率在光路中的損耗。另外,隨著近年來太赫茲（THz）科技的發(fā)展,HCN激光器在THz成像等方面的應用也日益突出,需要緊湊型的光源,HCN激光器小型化下的優(yōu)化改進日趨重要。小型化后的緊湊型HCN激光器的功率輸出優(yōu)化對于其在干涉儀測量和THz成像中的成功應用至關重要。本文結合激光器的原理,在傳統(tǒng)的大型HCN激光器的基礎上研制、搭建了小型HCN激光器系統(tǒng)。成功搭建出放電長度分別為1米和2米的小型HCN激光器。根據(jù)HCN激光器的最佳出光理論,設計激光器零部件的結構和尺寸,并對影響小型HCN激光器功率輸出的各種參數(shù)進行了優(yōu)化調(diào)試實驗。論文工作期間,完成了遠程自動控制系統(tǒng)的軟件設計與程序編寫以及對大型激光器系統(tǒng)零件進行重新設計及改造升級,其中包括:新激光器電源的設計;諧振腔調(diào)節(jié)機構的重新設計;輔助系統(tǒng)的改進升級。實驗結果表明,在工作氣體配比...
【文章來源】：天津理工大學天津市
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
托卡馬克實驗裝置
第一章 緒論1.1.1 激光干涉儀和遠紅外激光器在聚變物理的實驗中，電子密度是一個異常重要的物理參數(shù)。它的大小可以直接衡量裝置實驗的水平。一般情況下，檢測等離子體的電子密度通常應用電磁波在等離子體中的傳播特性。遠紅外激光干涉儀[6-10]被廣泛用來測量離子體的電子密度，遠紅外激光器是遠紅外干涉儀的光源更是一個十分重要的研究對象。之所以選擇用遠紅外激光器作為光源，是因為在托卡馬克大裝置中的等離子體電子密度診斷中，第一，它對等離子體影響很��；第二，電磁波在等離子體中傳播的截止密度限制了作為電磁波的波長最大值。綜合考慮，遠紅外激光器最適合托卡馬克大裝置等離子體電子密度相干測量。圖1.2 為國內(nèi)的托卡馬克的 EAST 干涉儀系統(tǒng)[11-16]和 HCN 激光器[17-19]。
圖 2.1 HCN 氣體分子放電能級躍遷圖他類型的激光器，氣體激光器的主要優(yōu)點有：1）光學均勻性好，容方向性好；2）譜線寬度小固單色性好。其缺點也很明顯：工作介質(zhì)氣體激光器的體積一般都很大。型 HCN 激光器的工作參數(shù)優(yōu)化 HCN 激光器，早期 P. Bellan[32]理論就推演出最佳輸出功率與激光管內(nèi)徑 d 和外部損耗 a0的關系為：mwdcmLLmPLmadcm1/2222'01/20}}[()]0.423()()195{[0.46()]{() ，P0為理想狀態(tài)下的標定功率； L 為激光管的放電長度；a0為外部損內(nèi)徑； (L+L')為激光管的總長度。外部損耗取決于 Pyrex 波導管端和、激光管內(nèi)徑的粗糙度以及反射鏡上的反射損失、散射損失等，其值
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Development of an HCN dual laser for the interferometer on EAST[J]. 李根,魏學朝,劉海慶,申俊杰,揭銀先,連輝,曾龍,鄒志勇,張際波,王守信. Plasma Science and Technology. 2017(08)
[2]基于太赫茲量子級聯(lián)激光器的反射式快速掃描成像[J]. 李孟奇,譚智勇,邱付成,萬文堅,王長,曹俊誠. 光學學報. 2017(06)
[3]基于太赫茲量子級聯(lián)激光器的實時成像研究進展[J]. 譚智勇,萬文堅,黎華,曹俊誠. 中國光學. 2017(01)
[4]基于PLC和組態(tài)王的HCN雙激光器功率穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 張際波,申俊杰,劉海慶,李根. 天津理工大學學報. 2016(06)
[5]連續(xù)輝光放電波導型遠紅外氘化氰激光器輸出性能優(yōu)化[J]. 魏學朝,沈潔,揭銀先,曾龍,劉海慶. 核聚變與等離子體物理. 2016(02)
[6]核聚變將最終成為未來的能源嗎?[J]. 陳永靜,葛智剛,劉麗樂. 科學通報. 2016(10)
[7]托卡馬克研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛. 物理. 2016(02)
[8]太赫茲成像技術在站開式安檢中的應用[J]. 成彬彬,李慧萍,安健飛,江舸,鄧賢進,張健. 太赫茲科學與電子信息學報. 2015(06)
[9]基于激光干涉式水聽器的近海海洋環(huán)境噪聲測量研究[J]. 華志勵,李磊. 光電子.激光. 2014(07)
[10]基于消防雙層隔熱環(huán)氧板最優(yōu)化設計的數(shù)學模型構造和其應用[J]. 董玉波. 科技通報. 2013(01)
碩士論文
[1]激光光束分析儀光斑采集系統(tǒng)設計[D]. 段建宏.西安電子科技大學 2013
[2]EAST三道HCN激光干涉儀的研制的研制[D]. 王二輝.中國科學技術大學 2010
本文編號：3353467
【文章來源】：天津理工大學天津市
【文章頁數(shù)】：53 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
托卡馬克實驗裝置
第一章 緒論1.1.1 激光干涉儀和遠紅外激光器在聚變物理的實驗中，電子密度是一個異常重要的物理參數(shù)。它的大小可以直接衡量裝置實驗的水平。一般情況下，檢測等離子體的電子密度通常應用電磁波在等離子體中的傳播特性。遠紅外激光干涉儀[6-10]被廣泛用來測量離子體的電子密度，遠紅外激光器是遠紅外干涉儀的光源更是一個十分重要的研究對象。之所以選擇用遠紅外激光器作為光源，是因為在托卡馬克大裝置中的等離子體電子密度診斷中，第一，它對等離子體影響很��；第二，電磁波在等離子體中傳播的截止密度限制了作為電磁波的波長最大值。綜合考慮，遠紅外激光器最適合托卡馬克大裝置等離子體電子密度相干測量。圖1.2 為國內(nèi)的托卡馬克的 EAST 干涉儀系統(tǒng)[11-16]和 HCN 激光器[17-19]。
圖 2.1 HCN 氣體分子放電能級躍遷圖他類型的激光器，氣體激光器的主要優(yōu)點有：1）光學均勻性好，容方向性好；2）譜線寬度小固單色性好。其缺點也很明顯：工作介質(zhì)氣體激光器的體積一般都很大。型 HCN 激光器的工作參數(shù)優(yōu)化 HCN 激光器，早期 P. Bellan[32]理論就推演出最佳輸出功率與激光管內(nèi)徑 d 和外部損耗 a0的關系為：mwdcmLLmPLmadcm1/2222'01/20}}[()]0.423()()195{[0.46()]{() ，P0為理想狀態(tài)下的標定功率； L 為激光管的放電長度；a0為外部損內(nèi)徑； (L+L')為激光管的總長度。外部損耗取決于 Pyrex 波導管端和、激光管內(nèi)徑的粗糙度以及反射鏡上的反射損失、散射損失等，其值
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Development of an HCN dual laser for the interferometer on EAST[J]. 李根,魏學朝,劉海慶,申俊杰,揭銀先,連輝,曾龍,鄒志勇,張際波,王守信. Plasma Science and Technology. 2017(08)
[2]基于太赫茲量子級聯(lián)激光器的反射式快速掃描成像[J]. 李孟奇,譚智勇,邱付成,萬文堅,王長,曹俊誠. 光學學報. 2017(06)
[3]基于太赫茲量子級聯(lián)激光器的實時成像研究進展[J]. 譚智勇,萬文堅,黎華,曹俊誠. 中國光學. 2017(01)
[4]基于PLC和組態(tài)王的HCN雙激光器功率穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 張際波,申俊杰,劉海慶,李根. 天津理工大學學報. 2016(06)
[5]連續(xù)輝光放電波導型遠紅外氘化氰激光器輸出性能優(yōu)化[J]. 魏學朝,沈潔,揭銀先,曾龍,劉海慶. 核聚變與等離子體物理. 2016(02)
[6]核聚變將最終成為未來的能源嗎?[J]. 陳永靜,葛智剛,劉麗樂. 科學通報. 2016(10)
[7]托卡馬克研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛. 物理. 2016(02)
[8]太赫茲成像技術在站開式安檢中的應用[J]. 成彬彬,李慧萍,安健飛,江舸,鄧賢進,張健. 太赫茲科學與電子信息學報. 2015(06)
[9]基于激光干涉式水聽器的近海海洋環(huán)境噪聲測量研究[J]. 華志勵,李磊. 光電子.激光. 2014(07)
[10]基于消防雙層隔熱環(huán)氧板最優(yōu)化設計的數(shù)學模型構造和其應用[J]. 董玉波. 科技通報. 2013(01)
碩士論文
[1]激光光束分析儀光斑采集系統(tǒng)設計[D]. 段建宏.西安電子科技大學 2013
[2]EAST三道HCN激光干涉儀的研制的研制[D]. 王二輝.中國科學技術大學 2010
本文編號：3353467
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