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连续波HF/DF化学激光器小信号增益测量系统研究

作　者: 于金标
导　师: 李文煜
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 学激光器 增益测量 光路设计 虚拟仪器
分类号: TN248.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 9次
引　用: 1次
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内容摘要


化学激光一直以来都是高能激光的代名词,在强激光领域,特别是军事用途上,占有重要地位。小信号增益系数是连续波化学激光器的重要参数,其大小和沿流场方向分布对分析激光器振荡条件、优化增益发生器性能、谐振腔设计等具有十分重要的理论和实际意义。从连续波化学激光器诞生到现在,小信号增益测量一直是化学激光器诊断的重要内容。研究者也提出多种测量方法,但主要局限于单次、现场测量,仪器化水平不高。本文搭建了一套小信号增益测量系统。该系统性能稳定,结构紧凑,整体尺寸为60cm×60cm,可进行增益系数分布的测量,并实现了测量系统的仪器化。本文分别对探针激光器、测量系统的主体光路和数据采集处理几部分进行了详细研究。探针激光器采用Littrow结构的选线HF激光器,通过优选腔镜,得到了稳定的基模激光输出,光束直径2mm,发散角1.8mrad;利用电控旋转台实现了自动选线,选出了11根HF激光谱线。主体光路采用反射式光学元件设计,避免了色差影响;引入立体分光棱镜使得探针光两次经过增益介质,简化了光路结构,提高了探测精度;通过光线追迹表明扫描光束有较高的平行度。数据采集处理通过虚拟仪器实现,实现了数据信号实时显示,数据采集,数据的保存和读取,信号的锁相放大,小信号增益系数计算,扫描镜控制等功能。以532nm绿光作探针光,分别以透过率为32%、50%、90%三种规格的滤光片作为增益介质对测量系统进行了验证,在定点测量时得到的测量值与理论值相差分别为1.2%、6.8%、9.5%,扫描测量值与理论值相差分别为3.5%、8.9%和5.7%。最后我们使用该测量系统对某电激励HF/DF化学激光器进行了实验测量,测量了HF激光5根谱线的增益曲线,与出光实验结果符合良好。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 引引言  11-17
  1.1 化学激光器的重要地位  11
  1.2 小信号增益测量的意义及方法  11-15
    1.2.1 小信号增益测量的意义  11-12
    1.2.2 增益系数的物理意义  12-13
    1.2.3 增益系数的测量方法  13-15
  1.3 本文的研究内容和方法  15-16
  1.4 论文的结构安排  16-17
第二章 探针激光器研究  17-24
  2.1 探针激光器  17-20
    2.1.1 探针激光器的结构  17-18
    2.1.2 光腔选线原理  18
    2.1.3 光腔参数选择  18-20
    2.1.4 气体选择  20
  2.2 选线的自动控制  20-22
    2.2.1 电控旋转台  20-21
    2.2.2 谐振腔的选线  21-22
  2.3 选线实验  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 光光光光路路路设设计  24-31
  3.1 光路设计  24-26
    3.1.1 光路的设计思想  24
    3.1.2 光路的设计结构  24-26
  3.2 光路设计仿真  26-29
    3.2.1 镜片焦距的计算  26-27
    3.2.2 光线追迹  27-29
  3.3 本章小结  29-31
第四章 基于虚拟仪器的测控系统  31-41
  4.1 锁相放大原理  31-32
  4.2 虚拟仪器简介  32
  4.3 测控系统硬件  32-34
    4.3.1 D 92 电控旋转台  32-33
    4.3.2 数据采集卡  33
    4.3.3 Pb Se 探测器  33-34
    4.3.4 S R 5 40 斩波器  34
  4.4 测控系统的程序开发  34-40
    4.4.1 数据信号实时显示模块  35
    4.4.2 数据采集模块  35-37
    4.4.3 数据保存读取模块  37
    4.4.4 数据处理模块  37-39
    4.4.5 小信号增益系数计算模块  39
    4.4.6 扫描镜控制模块  39-40
  4.5 本章小结  40-41
第五章 小信号增益测量系统实验研究  41-48
  5.1 测量系统的可见光测试  41-42
  5.2 测量系统的小信号增益测量  42-47
    5.2.1 待测电激励HF  42-43
    5.2.2 实验研究  43-47
  5.3 本章小结  47-48
第六章 总结和展望  48-50
  6.1 本文的主要工作  48
  6.2 进一步工作  48-50
致谢  50-51
参考文献  51-53
作者在学期间取得的学术成果  53

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光器 > 化学激光器
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