基于半导体激光器的激光点火技术研究

发布时间：2020-04-07 01:42

【摘要】：为满足激光点火系统的工程化应用需求,本文基于半导体激光器,对激光点火系统进行原理设计,对激光点火系统的主要单元,即发火光路、安保装置、光路自检系统和点火器各个组件进行了选择、理论分析和设计。对系统中部件之间的能量传输特性进行了实验研究,最终成功研制了激光点火系统原理样机,经过点火实验验证,能够满足工程化应用的要求,具体研究内容如下：(1)发火光路：激光点火系统应选则FC/PC型和SMA905型光纤连接器,实验结果表明,应选用同一种类型的光纤连接器进行耦合,SMA-SMA的耦合效率为80.99%,FC-FC的耦合效率为88.37%,FC/PC连接器的耦合效率相比SMA905高,并且传输更为稳定；石英光纤目前最实用,中空光纤作为激光点火系统中所用光纤的一种新的选择,虽然拥有较高的损伤阈值,但是传输效率比石英光纤低约15%。(2)安保机构：光路中增加了光路隔断保险,采用大芯径移动光纤式光开关,当光开关处于关闭状态时,不能传输激光能量,当光开关打开时,能量传输效率为79.27%,能够传输3W连续激光,响应时间小于3ms,满足激光点火系统中光路隔断保险的使用要求。(3)光路自检系统：选择双波长双光纤式光路自检系统,PIN光电二极管检测器；在光窗上镀反射膜能够有效地提高检测激光的接收率,实验结果表明,镀膜窗口的检测光接收率达10.20%。对双光纤自检系统,自检合格的判据为1.5L808nm anbd。(4)点火器：点火器装药选用B/KNO3点火药。点火器结构选用光窗式,利用自聚焦透镜作为光学窗口；采用97In/3Ag合金焊料和密封胶对点火器窗口进行封接,气密性实验结果显示,焊料焊接效果良好,胶装合格率达90%。(5)成功研制了一套激光点火系统原理样机,具备光路隔断保险以及光路自检功能,通过实验验证,可以实现光路自检功能和有效发火功能,能满足工程化应用的要求。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TJ450

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本文编号：2617281