激光干涉法诊断等离子体的电子密度

为研究等离子体中电子密度的分布规律与瞬态电子密度的量值,通过激光干涉法诊断等离子体的电子密度,使用马赫-曾德干涉系统获得含有电子密度参量的干涉图像,并进行干涉图像的预处理。采用傅里叶变换对干涉图像进行频域处理,基于波动光学理论与Abel逆变换方法获得包含电子密度的参量图。基于诊断理论拟合得到电子密度的轴向和径向二维分布图及其三维分布。诊断结果表明:使用激光干涉法诊断方法可以获得高质量的时间分辨率干涉图像及理想的相位角信息;测得的电子密度最大值约为6×10~(21 )m~(-3)。该方法可以为等离子体电子密度的快速诊断提供理论和实验参考。     

毫秒脉冲激光诱导金属铝等离子体膨胀研究

基于马赫泽德光学干涉法对毫秒脉冲激光诱导铝等离子体膨胀过程进行了研究。利用高速相机获得了铝等离子体膨胀图像,给出了等离子体膨胀距离和膨胀速度随时间以及激光能量的演化曲线。实验结果表明,毫秒脉冲激光诱导铝等离子体膨胀过程伴随着较强材料溅射,激光脉冲能量对等离子体膨胀速度时间演化曲线有一定的影响。在80J激光能量作用下诱导的铝等离子体膨胀速度为141.2m/s,产生了激光支持燃烧波。     

双脉冲激光锡等离子体数值模拟研究

为了提高13.5 nm激光锡等离子体光源的极紫外辐射转换效率,双脉冲技术是一种行之有效的方法,通过数值模拟获得基于双脉冲激光驱动的液滴锡靶等离子体参数的演化行为与辐射机理对设计优化实验方案具有重要意义。利用Flash代码数值模拟研究了双脉冲激光辐照液滴锡靶产生的等离子体在不同波长组合及延时情形下的演化行为,研究结果表明：在双脉冲的时间延时间隔恒定时,主脉冲激光能量的增加会提高等离子体羽辉膨胀速度,导致更高的等离子体温度。随着CO₂激光与光纤激光脉冲之间延时的增加,靶材表面等离子体的峰值电子密度逐渐减少,渐趋于临界电子密度,等离子体冕区的电子温度呈下降趋势,且由等温膨胀转换为绝热膨胀的时间间隔增加。CO₂激光与光纤激光组合驱动的锡等离子体具有更加合适的极紫外辐射等离子体温度,具有获得较高极紫外辐射转换效率的潜力。     

马赫-泽德干涉条纹图像处理算法

马赫-泽德干涉仪适用于研究气体密度迅速变化的状态，由于气体折射率的变化与其密度的变化成正比，而折射率的变化将使通过气体的光线有不同的光程，则可通过干涉臂变化对干涉条纹图像效果的影响，得到气体密度．采用CCD来接收马赫-泽德干涉仪产生的条纹图像，再通过图像采集卡将条纹图像送到计算机，从而通过对条纹图像进行一系列算法的处理，求出条纹间距，得到气体密度的变化状态．本文从基本的光干涉理论出发，对马赫-泽德干涉条纹图像特征进行分析，建立了数学模型．并根据此模型设计了处理马赫-泽德干涉条纹图像的算法．算法包括图像的预处理(即图像的噪声提取)、图像的二值化以及图像的细化．     

基于空间载波的单波长剪切散斑干涉面内面外变形导数同时测量方法

剪切散斑干涉技术是测量物体变形导数的重要方法之一。针对单波长双光束面内面外变形导数测量系统中的干涉图获取问题,提出了一种基于空间载波的单波长剪切散斑干涉的面内面外变形导数同时测量方法。首先设计了一种单波长剪切散斑干涉测量光路。在该测量光路中,激光垂直入射到待测物表面,采用两个光轴相互垂直的偏振片来保证两个观测方向的光束偏振态相互垂直;使用透镜-光阑组合的马赫-曾德剪切装置来实现剪切量和载波量的独立调整。然后在剪切量一致的情况下,引入两个不同的载波频率,实现剪切散斑干涉图的相位频率分量在频谱中的分离,并通过空间载波相移技术从记录的剪切散斑干涉频谱图中提取与面内面外变形导数相关的相位分量。最后对载频的引入进行了分析与设计,同时进行了带槽口的三点弯曲实验板的变形测量。实验测量结果与仿真分析吻合,验证了该实验测量系统的可行性。     

基于H_α线等离子体电子密度的光谱诊断

为了实时准确测量等离子体的电子密度,利用Lorentz函数拟合Hα发射谱线,测出该谱线的Stark展宽,从而算出等离子体的电子密度为5.14×1016 cm-3。基于实验结果,计算得到等离子频率为5.14×1016 Hz,该值远大于1064nm激光光子频率1014 Hz,证明等离子体对激光的反射作用远小于吸收作用。     

用激光双镜干涉仪测定超音速射流

由于双镜激光干涉仪比马赫-陈干涉仪有许多优点,本文应用双镜干涉仪测量了空气变形丝喷咀的超音速气流的流场,得到了满意的结果。     

基于SPI的三维物体变形测试

本文在SPI测量变形物体三维位相的原理上,选用马赫-泽德干涉系统,提出了用一个干涉图法,实现了散斑干涉图三维位相测试的新方法。用CCD分别接收物体变形前后的散斑图,将两幅散斑图相减得到变形物体的散斑干涉条纹图。应用MAT LAB软件编程对散斑干涉图进行二维FFT运算,获得变形物体的三维位相。由三维位相分布可以判读物体的三维变形,进而为后续分析物体的三维应力奠定基础。实验表明,该方法简单、速度快,一个干涉图法可减少震动对测试结果的影响,精度容易达到λ/10。     

射频辉光放电氩等离子体诊断分析

为了获得等离子体抛光实验平台中氩等离子体的参数,利用Langmuir单探针与发射光谱法对其进行诊断分析,根据Langmuir探针原理计算了氩等离子体的电子温度与电子密度,采用双谱线相对强度法估算了氩等离子体温度及电子密度.实验结果表明：当射频电源功率在40～120 W时,电子温度随射频电源功率增加而增加,电子温度范围为2.41～5.03eV,等离子体温度随射频电源功率变化不大;两种方法测得的电子密度存在偏差,其随射频电源功率变化的趋势是一致的.     

单纵模被动调Q脉冲激光频率稳定性研究

采用脉冲波形观察、干涉条纹成像和角度光强扫描3种方法相结合,设计并建立了进行单纵模(SLM)被动调Q脉冲激光频率稳定性测量的实验装置,同步获得光滑的脉冲波形、面阵CCD上的多光束干涉图像和角度扫描F-P标准具的激光透射强度曲线,通过比对分析实验结果表明,该脉冲激光的长期频率稳定性为10-7量级。