脉冲时序调制可调谐染料激光放大技术研究
发布时间：2022-01-16 08:25
平面激光诱导荧光（Planar Laser Induced Fluorescence）成像技术使用特定波长激光选择性激发流场中待测的活性粒子或示踪粒子辐射荧光,对荧光成像获取流场粒子空间分布等信息,具有非接触式测量、时空分辨率可达纳秒和微米量级的优点,是研究流场和燃烧的重要技术方式之一。高速PLIF成像诊断技术要求激励源工作在高重频下,输出大单脉冲能量和宽调谐范围的紫外波段激光。针对高速PLIF成像诊断系统对高重频大能量可调谐激光器放大效率的需求,本文开展了脉冲时序调制可调谐染料激光放大技术的研究,研究内容如下:首先研究了不同工作介质特性对于激光染料输出特性的影响情况,根据羟基的吸收谱线和实验结果确定了甲醇作为染料溶剂,Rhodamine 590浓度为50mg/L,Rhodamine 590和Pyrromethene 597共掺比例为2:1的共掺体系作为染料溶质。通过变换光束整形系统的扩束比改变种子光特性,利用高斯光束的光学传输矩阵分析扩束比对种子光特性的影响,研究了种子光扩束比对放大级提取效率的影响规律,当扩束比为1:6时,放大级能量提取效率最高可达26.5%,与理论模拟结果相一致。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
横向泵浦的UV可调谐激光系统[5]
放大系统组成[6]
l,M.P.Lee等人，在研究利用脉冲平面激光诱导的NO荧光进行超声速流的分子速度成像中使用了226.2nm输出波长、5Hz的准分子抽运的染料激光器作为系统光源，脉宽20ns，能量输出为0.4mJ/脉冲[7]。1992年，英国C.S.Adams和A.I.FergusonDepartment等人利用氩离子激光器泵浦实现了紫外波段可调谐激光输出[8]，泵浦源最大功率输出为6W，在波长调谐范围360nm-400nm内，最高倍频输出的激光功率可至数十mW，380nm处获得最大为60mW的功率输出。2001年，俄罗斯DEZakrevskii和SAKochubei等人设计了一种高重频下的紫外可调谐激光系统如图1-3所示[9]，系统由铜蒸汽激光泵浦，采用连续波染料激光器作为主振荡器。其辐射由三段染料系统放大，可输出10ns的可调紫外辐射脉冲，平均功率为3w，脉冲重复频率为12khz，线宽小于45MHz，单脉冲输出能量为0.25mJ，波长调谐范围是513nm-567nm。图1-3实验装置示意图[9]2006年，美国伊士曼柯达公司研究实验室的LSLiao和KMVaeth等人使用氮激光器横向泵浦[10]，香豆素545四甲基(C545T)的乙醇溶液用作增益介质，泵浦光波长337nm，能量输出7mJ/脉冲，如图1-4所示。系统最高能量转换效率为14%，波长调谐范围501~574nm，单脉冲输出能量0.98mJ。2007年，德国达姆施塔特工业大学能源与发电厂技术系的B.Bohm和D.Geyer等人在对部分预混湍流相对喷射火焰中的条件流场同时进行PIV/PTV/OH-PLIF成像统计的研究中[11]，对于OH-PLIF系统使用了倍频Nd:YAG激光器(Pro270,QuantaRay)来抽运染料激光器(SirahPrecisionScan)。2009年，印度孟买化学技术研究所的AparnaV.Deshpande和UdayKumar在研究若丹明110（Rh-110）浸渍溶胶-凝胶二氧化硅样品的高效浸出法中使用了Rh-6G
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光的燃烧场温度诊断方法综述[J]. 王海青,林伟,仝毅恒,朱杨柱,苏凌宇,聂万胜. 气体物理. 2020(01)
[2]脉冲染料激光的线宽压缩与测量[J]. 张乔枫,谢锦林,范费彬,桑龙龙,丁卫星,陆全明. 中国激光. 2019(04)
[3]用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统[J]. 王文亮,李志明,沈小攀,徐江,翟利华,邓虎,韦冠一. 光谱学与光谱分析. 2017(12)
[4]双波长NO-PLIF法测量运动激波前后温度场的实验研究[J]. 曹春丽,徐胜利,刘二伟. 中国科学技术大学学报. 2012(12)
[5]正向抽运脉冲染料激光放大时间特性研究[J]. 谈小虎,张志忠,张云兴,张晓卫,张贵忠,姚建铨. 中国激光. 2010(09)
[6]甲醇和乙醇溶液光谱学特性的对比研究[J]. 朱拓,陈国庆,虞锐鹏,刘莹,倪晓武. 光电工程. 2005(04)
[7]激励光波长对乙醇溶液荧光光谱特性的影响[J]. 刘莹,兰秀风,沈中华,陆建,倪晓武. 光谱学与光谱分析. 2005(02)
[8]多级染料激光放大器中激光增益与放大自发辐射强度的理论研究[J]. 孔祥蕾,罗晓琳,张先燚,张伟,李海洋. 中国激光. 2003(05)
[9]染料放大器的ASE和飞秒脉冲放大[J]. 肖纲要,何慧娟,沈晋汇,刘玉璞,张影华,陆培华,王之江. 中国激光. 1993(06)
[10]染料调谐激光器中ASE的有效抑制[J]. 李银妹,刘学龙,高成岳. 中国激光. 1990(08)
硕士论文
[1]脉冲时序调制可调谐染料激光器振荡输出特性研究[D]. 田鑫.哈尔滨工业大学 2019
[2]用于高速PLIF诊断的可调谐激光技术研究[D]. 王正国.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3592289
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
横向泵浦的UV可调谐激光系统[5]
放大系统组成[6]
l,M.P.Lee等人，在研究利用脉冲平面激光诱导的NO荧光进行超声速流的分子速度成像中使用了226.2nm输出波长、5Hz的准分子抽运的染料激光器作为系统光源，脉宽20ns，能量输出为0.4mJ/脉冲[7]。1992年，英国C.S.Adams和A.I.FergusonDepartment等人利用氩离子激光器泵浦实现了紫外波段可调谐激光输出[8]，泵浦源最大功率输出为6W，在波长调谐范围360nm-400nm内，最高倍频输出的激光功率可至数十mW，380nm处获得最大为60mW的功率输出。2001年，俄罗斯DEZakrevskii和SAKochubei等人设计了一种高重频下的紫外可调谐激光系统如图1-3所示[9]，系统由铜蒸汽激光泵浦，采用连续波染料激光器作为主振荡器。其辐射由三段染料系统放大，可输出10ns的可调紫外辐射脉冲，平均功率为3w，脉冲重复频率为12khz，线宽小于45MHz，单脉冲输出能量为0.25mJ，波长调谐范围是513nm-567nm。图1-3实验装置示意图[9]2006年，美国伊士曼柯达公司研究实验室的LSLiao和KMVaeth等人使用氮激光器横向泵浦[10]，香豆素545四甲基(C545T)的乙醇溶液用作增益介质，泵浦光波长337nm，能量输出7mJ/脉冲，如图1-4所示。系统最高能量转换效率为14%，波长调谐范围501~574nm，单脉冲输出能量0.98mJ。2007年，德国达姆施塔特工业大学能源与发电厂技术系的B.Bohm和D.Geyer等人在对部分预混湍流相对喷射火焰中的条件流场同时进行PIV/PTV/OH-PLIF成像统计的研究中[11]，对于OH-PLIF系统使用了倍频Nd:YAG激光器(Pro270,QuantaRay)来抽运染料激光器(SirahPrecisionScan)。2009年，印度孟买化学技术研究所的AparnaV.Deshpande和UdayKumar在研究若丹明110（Rh-110）浸渍溶胶-凝胶二氧化硅样品的高效浸出法中使用了Rh-6G
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光的燃烧场温度诊断方法综述[J]. 王海青,林伟,仝毅恒,朱杨柱,苏凌宇,聂万胜. 气体物理. 2020(01)
[2]脉冲染料激光的线宽压缩与测量[J]. 张乔枫,谢锦林,范费彬,桑龙龙,丁卫星,陆全明. 中国激光. 2019(04)
[3]用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统[J]. 王文亮,李志明,沈小攀,徐江,翟利华,邓虎,韦冠一. 光谱学与光谱分析. 2017(12)
[4]双波长NO-PLIF法测量运动激波前后温度场的实验研究[J]. 曹春丽,徐胜利,刘二伟. 中国科学技术大学学报. 2012(12)
[5]正向抽运脉冲染料激光放大时间特性研究[J]. 谈小虎,张志忠,张云兴,张晓卫,张贵忠,姚建铨. 中国激光. 2010(09)
[6]甲醇和乙醇溶液光谱学特性的对比研究[J]. 朱拓,陈国庆,虞锐鹏,刘莹,倪晓武. 光电工程. 2005(04)
[7]激励光波长对乙醇溶液荧光光谱特性的影响[J]. 刘莹,兰秀风,沈中华,陆建,倪晓武. 光谱学与光谱分析. 2005(02)
[8]多级染料激光放大器中激光增益与放大自发辐射强度的理论研究[J]. 孔祥蕾,罗晓琳,张先燚,张伟,李海洋. 中国激光. 2003(05)
[9]染料放大器的ASE和飞秒脉冲放大[J]. 肖纲要,何慧娟,沈晋汇,刘玉璞,张影华,陆培华,王之江. 中国激光. 1993(06)
[10]染料调谐激光器中ASE的有效抑制[J]. 李银妹,刘学龙,高成岳. 中国激光. 1990(08)
硕士论文
[1]脉冲时序调制可调谐染料激光器振荡输出特性研究[D]. 田鑫.哈尔滨工业大学 2019
[2]用于高速PLIF诊断的可调谐激光技术研究[D]. 王正国.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3592289
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