HCN激光器的小型化及工作参数优化
发布时间：2021-08-20 12:06
在托卡马克聚变装置中,远红外激光干涉仪是托卡马克装置实验中测量等离子体弦积分密度的常规诊断,而作为干涉仪光源的远红外激光器是不可缺少的一个研究对象。HCN激光器本身以及辅助系统小型化之后,可以离托卡马克大装置更近,大大的缩短激光干涉仪光程的距离,有效的减少激光器功率在光路中的损耗。另外,随着近年来太赫兹（THz）科技的发展,HCN激光器在THz成像等方面的应用也日益突出,需要紧凑型的光源,HCN激光器小型化下的优化改进日趋重要。小型化后的紧凑型HCN激光器的功率输出优化对于其在干涉仪测量和THz成像中的成功应用至关重要。本文结合激光器的原理,在传统的大型HCN激光器的基础上研制、搭建了小型HCN激光器系统。成功搭建出放电长度分别为1米和2米的小型HCN激光器。根据HCN激光器的最佳出光理论,设计激光器零部件的结构和尺寸,并对影响小型HCN激光器功率输出的各种参数进行了优化调试实验。论文工作期间,完成了远程自动控制系统的软件设计与程序编写以及对大型激光器系统零件进行重新设计及改造升级,其中包括:新激光器电源的设计;谐振腔调节机构的重新设计;辅助系统的改进升级。实验结果表明,在工作气体配比...
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
托卡马克实验装置
第一章 绪论1.1.1 激光干涉仪和远红外激光器在聚变物理的实验中，电子密度是一个异常重要的物理参数。它的大小可以直接衡量装置实验的水平。一般情况下，检测等离子体的电子密度通常应用电磁波在等离子体中的传播特性。远红外激光干涉仪[6-10]被广泛用来测量离子体的电子密度，远红外激光器是远红外干涉仪的光源更是一个十分重要的研究对象。之所以选择用远红外激光器作为光源，是因为在托卡马克大装置中的等离子体电子密度诊断中，第一，它对等离子体影响很小；第二，电磁波在等离子体中传播的截止密度限制了作为电磁波的波长最大值。综合考虑，远红外激光器最适合托卡马克大装置等离子体电子密度相干测量。图1.2 为国内的托卡马克的 EAST 干涉仪系统[11-16]和 HCN 激光器[17-19]。
图 2.1 HCN 气体分子放电能级跃迁图他类型的激光器，气体激光器的主要优点有：1）光学均匀性好，容方向性好；2）谱线宽度小固单色性好。其缺点也很明显：工作介质气体激光器的体积一般都很大。型 HCN 激光器的工作参数优化 HCN 激光器，早期 P. Bellan[32]理论就推演出最佳输出功率与激光管内径 d 和外部损耗 a0的关系为：mwdcmLLmPLmadcm1/2222'01/20}}[()]0.423()()195{[0.46()]{() ，P0为理想状态下的标定功率； L 为激光管的放电长度；a0为外部损内径； (L+L')为激光管的总长度。外部损耗取决于 Pyrex 波导管端和、激光管内径的粗糙度以及反射镜上的反射损失、散射损失等，其值
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of an HCN dual laser for the interferometer on EAST[J]. 李根,魏学朝,刘海庆,申俊杰,揭银先,连辉,曾龙,邹志勇,张际波,王守信. Plasma Science and Technology. 2017(08)
[2]基于太赫兹量子级联激光器的反射式快速扫描成像[J]. 李孟奇,谭智勇,邱付成,万文坚,王长,曹俊诚. 光学学报. 2017(06)
[3]基于太赫兹量子级联激光器的实时成像研究进展[J]. 谭智勇,万文坚,黎华,曹俊诚. 中国光学. 2017(01)
[4]基于PLC和组态王的HCN双激光器功率稳定监控系统[J]. 张际波,申俊杰,刘海庆,李根. 天津理工大学学报. 2016(06)
[5]连续辉光放电波导型远红外氘化氰激光器输出性能优化[J]. 魏学朝,沈洁,揭银先,曾龙,刘海庆. 核聚变与等离子体物理. 2016(02)
[6]核聚变将最终成为未来的能源吗?[J]. 陈永静,葛智刚,刘丽乐. 科学通报. 2016(10)
[7]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[8]太赫兹成像技术在站开式安检中的应用[J]. 成彬彬,李慧萍,安健飞,江舸,邓贤进,张健. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(06)
[9]基于激光干涉式水听器的近海海洋环境噪声测量研究[J]. 华志励,李磊. 光电子.激光. 2014(07)
[10]基于消防双层隔热环氧板最优化设计的数学模型构造和其应用[J]. 董玉波. 科技通报. 2013(01)
硕士论文
[1]激光光束分析仪光斑采集系统设计[D]. 段建宏.西安电子科技大学 2013
[2]EAST三道HCN激光干涉仪的研制的研制[D]. 王二辉.中国科学技术大学 2010
本文编号：3353467
【文章来源】：天津理工大学天津市
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
托卡马克实验装置
第一章 绪论1.1.1 激光干涉仪和远红外激光器在聚变物理的实验中，电子密度是一个异常重要的物理参数。它的大小可以直接衡量装置实验的水平。一般情况下，检测等离子体的电子密度通常应用电磁波在等离子体中的传播特性。远红外激光干涉仪[6-10]被广泛用来测量离子体的电子密度，远红外激光器是远红外干涉仪的光源更是一个十分重要的研究对象。之所以选择用远红外激光器作为光源，是因为在托卡马克大装置中的等离子体电子密度诊断中，第一，它对等离子体影响很小；第二，电磁波在等离子体中传播的截止密度限制了作为电磁波的波长最大值。综合考虑，远红外激光器最适合托卡马克大装置等离子体电子密度相干测量。图1.2 为国内的托卡马克的 EAST 干涉仪系统[11-16]和 HCN 激光器[17-19]。
图 2.1 HCN 气体分子放电能级跃迁图他类型的激光器，气体激光器的主要优点有：1）光学均匀性好，容方向性好；2）谱线宽度小固单色性好。其缺点也很明显：工作介质气体激光器的体积一般都很大。型 HCN 激光器的工作参数优化 HCN 激光器，早期 P. Bellan[32]理论就推演出最佳输出功率与激光管内径 d 和外部损耗 a0的关系为：mwdcmLLmPLmadcm1/2222'01/20}}[()]0.423()()195{[0.46()]{() ，P0为理想状态下的标定功率； L 为激光管的放电长度；a0为外部损内径； (L+L')为激光管的总长度。外部损耗取决于 Pyrex 波导管端和、激光管内径的粗糙度以及反射镜上的反射损失、散射损失等，其值
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of an HCN dual laser for the interferometer on EAST[J]. 李根,魏学朝,刘海庆,申俊杰,揭银先,连辉,曾龙,邹志勇,张际波,王守信. Plasma Science and Technology. 2017(08)
[2]基于太赫兹量子级联激光器的反射式快速扫描成像[J]. 李孟奇,谭智勇,邱付成,万文坚,王长,曹俊诚. 光学学报. 2017(06)
[3]基于太赫兹量子级联激光器的实时成像研究进展[J]. 谭智勇,万文坚,黎华,曹俊诚. 中国光学. 2017(01)
[4]基于PLC和组态王的HCN双激光器功率稳定监控系统[J]. 张际波,申俊杰,刘海庆,李根. 天津理工大学学报. 2016(06)
[5]连续辉光放电波导型远红外氘化氰激光器输出性能优化[J]. 魏学朝,沈洁,揭银先,曾龙,刘海庆. 核聚变与等离子体物理. 2016(02)
[6]核聚变将最终成为未来的能源吗?[J]. 陈永静,葛智刚,刘丽乐. 科学通报. 2016(10)
[7]托卡马克研究的现状及发展[J]. 李建刚. 物理. 2016(02)
[8]太赫兹成像技术在站开式安检中的应用[J]. 成彬彬,李慧萍,安健飞,江舸,邓贤进,张健. 太赫兹科学与电子信息学报. 2015(06)
[9]基于激光干涉式水听器的近海海洋环境噪声测量研究[J]. 华志励,李磊. 光电子.激光. 2014(07)
[10]基于消防双层隔热环氧板最优化设计的数学模型构造和其应用[J]. 董玉波. 科技通报. 2013(01)
硕士论文
[1]激光光束分析仪光斑采集系统设计[D]. 段建宏.西安电子科技大学 2013
[2]EAST三道HCN激光干涉仪的研制的研制[D]. 王二辉.中国科学技术大学 2010
本文编号：3353467
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