永磁约束低功率激光旋偏系统及方法研究

发布时间：2017-03-17 20:03

  本文关键词：永磁约束低功率激光旋偏系统及方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着激光核聚变、X射线激光等新兴学科的迅速发展,激光的磁光效应被越来越多的应用于测量、医学、航空航天及加工制造等领域。法拉第磁光效应是诸多磁光效应中应用最为广泛的一种,关于法拉第效应的进一步研究也从未停止过。本课题在法拉第磁光效应基础上,研究永磁约束场对低功率激光,及其偏振光的作用效果。课题设计开发了一套试验平台,通过将法拉第磁光材料置于一结构参数可变的约束磁场中,研究在不同约束磁场结构参数下非偏振初始激光束和偏振激光束分别通过磁光材料后其光学特征的变化情况。该试验平台有效拓展了偏振光束的法拉第效应理论,具有重要的现实意义和工程价值。本文分析了法拉第磁光效应原理,对试验平台进行总体方案设计,包括试验平台硬件设计、数据采集与运动控制设计、测控软件设计及约束单元的有限元建模仿真。约束单元内安装永磁体产生约束磁场,该磁场的磁腔半径、磁体块数、磁体间距为可变结构参数,试验平台可以检测光斑的面积、重心位置坐标、功率及偏振光偏转角。通过有限元分析,得到了约束单元内磁场分布情况。基于本平台进行研究试验,检测穿过不同结构参数的磁腔后HeNe激光光斑特征参数变化情况,反映激光束的传播特性是否发生改变。通过试验,随着磁腔半径的增大及磁体块数的减小,偏振激光的偏转角度呈逐渐降低趋势;随着磁体间距的增大,偏转角度呈先增大后减小趋势。在六块磁体磁腔半径为4.3mm磁体间距为16mm时,偏转角最大达86.2°;在两块磁体磁腔半径为9.5mm磁体间距为14mm时,偏转角最小为9.8°。
【关键词】：法拉第磁光效应 永磁约束体 HeNe激光 约束磁场 光斑 偏振光
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN24
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外发展现状14-19
• 1.3 主要研究内容19-20
• 1.4 论文章节安排20-21
• 第二章 永磁约束单元模型构建与有限元分析21-34
• 2.1 试验平台组成及工作原理21-24
• 2.1.1 试验平台组成21
• 2.1.2 工作原理21-24
• 2.2 永磁约束单元有限元建模24-26
• 2.3 不同块数及磁腔半径对磁场的影响26-32
• 2.3.1 两块磁体时约束单元内磁场强弱情况26-28
• 2.3.2 三块磁体时约束单元内磁场强弱情况28-30
• 2.3.3 四块和六块磁体时约束单元内磁场强弱情况30-31
• 2.3.4 磁体块数与磁腔半径对磁场影响综合分析31-32
• 2.4 不同磁体间距对磁场的影响32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 永磁约束低功率激光旋偏试验系统平台设计34-49
• 3.1 试验平台硬件设计34-42
• 3.1.1 永磁约束平台设计34-38
• 3.1.2 光斑参数采集模块设计38-42
• 3.2 系统运动控制与参数检测方案42-47
• 3.2.1 激光器位置控制42-44
• 3.2.2 光斑重心位置信号采集44-46
• 3.2.3 光斑图像采集46-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第四章 试验平台上位机软件设计49-55
• 4.1 软件总体设计49-50
• 4.2 软件模块结构50-53
• 4.2.1 运动控制模块50
• 4.2.2 图像处理模块50-52
• 4.2.3 数据采集保存模块52-53
• 4.3 系统试验流程53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 永磁约束低功率激光旋偏试验平台试验研究55-71
• 5.1 光斑重心坐标与面积检测模块标定55-58
• 5.1.1 PSD传感器的标定55-57
• 5.1.2 CCD工业相机的标定57-58
• 5.2 磁腔半径对激光传播特性的影响试验58-65
• 5.2.1 偏振光偏转角度检测59-61
• 5.2.2 光斑面积检测61-63
• 5.2.3 光斑重心坐标及功率检测63-65
• 5.3 磁体间距及各向同性影响试验65-69
• 5.3.1 磁体间距影响试验65-68
• 5.3.2 磁场各向同性影响试验68-69
• 5.4 试验误差分析及处理方法69
• 5.5 本章小结69-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 课题总结71-72
• 6.2 工作展望72-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文78

【参考文献】

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本文编号：253363