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EAST三道HCN激光干涉仪的研制的研制

作　者: 王二辉
导　师: 高翔；揭银先
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 等离子体物理
关键词: HCN激光干涉仪波导锁相放大器偏滤器
分类号: TL631.24
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
引　用: 0次
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内容摘要

电子密度是等离子体的一个重要物理参量,其时空分布关系到等离子体的各种物理现象的研究。利用远红外激光干涉法对电子密度的时空测量已成为聚变装置中的常规诊断方法。结合EAST装置目前的运行特点,设计和建立了三道HCN激光干涉仪测量系统,并对五道DCN激光干涉仪进行了预研。本文简要介绍了激光干涉仪的基本原理;详细阐述了三道HCN激光干涉仪的具体结构。本人参与了HCN激光器结构的改造优化,用自动反馈调腔系统代替了原来HCN激光器的油浴恒温系统;对高斯光束在大口径波导中的传输做了细致研究,决定了在实验中所采用的波导的形状、口径、材料等参数,并设计加工了波导及波导弯头等元件;首次在光路调试中引入探测微弱信号的锁相放大器系统。三道HCN激光干涉仪在EAST实验中得到成功应用。利用单道HCN激光干涉仪,通过充气加料连续提升主等离子体的密度,并对比分析偏滤器的探针数据,首次在EAST装置上观察到偏滤器等离子体的三种状态:低再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较高,密度较低),高再循环(偏滤器靶板处等离子体温度较低,密度较高)和脱靶(偏滤器靶板处等离子体温度和密度都很低)等离子体状态。受HCN激光(337微米)光束发散的影响,在EAST的竖直窗口上只能做三道探测束,而波长更短的DCN激光(195微米)则可以做到五道。本人参与了五道DCN激光干涉仪的预研,DCN激光器及光路系统已经设计加工完成,正在对整个干涉仪的干燥系统升级。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-12
  1.1 引言  8-10
  1.2 本论文工作的意义、目的和研究内容  10-12
第二章远红外激光干涉仪原理  12-18
  2.1 电磁波在等离子体中的传播特性  12-13
  2.2 远红外激光干涉仪原理  13-18
第3 章 EAST 三道 HCN 激光干涉仪的研制  18-48
  3.1 HCN 激光光源的研制及改进  18-26
    3.1.1 激光波长的选择  18-20
    3.1.2 HCN 激光器的研制及改进  20-26
  3.2 三道HCN 激光干涉仪光路的设计  26-37
    3.2.1 高斯光束的传输  26-28
    3.2.2 光波导的应用  28-33
    3.2.3 分束镜和窗口材料  33
    3.2.4 EAST 三道HCN 激光干涉仪的光路设计  33-37
  3.3 信号的检测与处理  37-48
    3.3.1 锁相放大器的应用  37-43
    3.3.2 远红外探测器  43-44
    3.3.3 信号数据处理  44-48
第四章 EAST 五道 DCN 激光干涉仪的研制  48-58
  4.1 DCN 激光器  48-50
  4.2 EAST 五道DCN 激光干涉仪  50-56
  4.3 InSb 探测器  56-57
  4.4 信号检测与数据处理  57-58
第五章 EAST 远红外激光干涉仪与密度爬升实验研究  58-70
  5.1 边界与偏滤器物理  58-59
  5.2 简单解析的“两点”模型  59-65
  5.3 EAST 密度爬升实验  65-70
第六章论文工作总结  70-71
参考文献  71-74
附录电子密度计算程序  74-76
致谢  76-77
攻读硕士期间发表的学术论文  77

EAST三道HCN激光干涉仪的研制的研制

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