脉冲时序调制可调谐激光倍频技术研究

论文摘要

燃烧是能量的主要转化方式,燃烧过程温度很高,环境复杂恶劣,在燃烧场的测量手段中,平面激光诱导荧光(Planar Laser Induced Fluorescence,PLIF)具有非接触式测量、分辨率高和测量信息丰富等优点,是目前燃烧诊断的通用技术。近年来为了满足高速变化流场如发动机点火、飞机风洞试验和高超音速飞行器等实验的研究,高速PLIF技术逐渐成为人们研究的热点。染料激光器作为PLIF技术的核心光源,工作在高重频时,输出紫外波段的单脉冲能量较低,无法满足高速PLIF诊断需要。针对高速PLIF技术对可调谐激光光源的需求,本文开展了大能量下染料激光器倍频效率的研究。首先完成了倍频效率研究实验装置的搭建。实验中将罗丹明6G溶于甲醇溶液,实验装置主要包括泵浦源、振荡级、光束整形系统、放大级和倍频模块五部分组成。通过改变光束整形透镜间距来改变激光输出,测量了光束整形透镜间距对种子光束腰位置、发散角和放大级基频光束腰位置的影响,通过高斯光束的光线传输矩阵对整形原理进行分析,实验结果与理论较为符合。实验结果表明,在镜间距为110.9mm时种子光准直效果最好;利用CCD相机分别对种子光和放大级基频光斑进行拍摄,通过Matlab软件对光强分布进行分析,结果表明光束整形系统可以通过控制种子光起到改变放大级基频光光束质量的作用。保持基频光单脉冲输出能量7.5mJ,分别测量了不同基频光束腰位置下的二次谐波能量,在束腰位置为28.2cm时倍频效率最大,可达21.43%。分别研究了基频光光功率密度、发散角、束腰位置和倍频晶体切割角度对大能量可调谐染料激光倍频效率的影响,倍频效率主要受基频光束腰位置和基频光光功率密度的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景以及研究的目的意义
•   1.2 用于PLIF技术染料激光器
•   1.3 可调谐激光器倍频技术国内外的研究现状
•     1.3.1 可调谐激光器国外研究现状
•     1.3.2 可调谐激光器国内研究现状
•   1.4 国内外文献综述的简析
•   1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 可调谐染料激光器实验原理及实验装置
•   2.1 染料分子荧光光谱
•   2.2 可调谐染料激光器光路
•     2.2.1 染料激光器振荡级
•     2.2.2 光束整形系统
•     2.2.3 染料激光器放大级
•   2.3 实验设备
•     2.3.1 染料激光器泵浦源
•     2.3.2 能量测量设备
•     2.3.3 CCD相机
•     2.3.4 光谱仪
•   2.4 倍频模块参数选取
•     2.4.1 倍频晶体切割角选取
•     2.4.2 倍频晶体长度选取
•     2.4.3 分光元件选取
•   2.5 本章小结
• 第3章 可调谐激光基频光输出特性研究
•   3.1 光束整形透镜系统对种子光的影响
•     3.1.1 光束整形透镜间距对种子束腰位置的影响
•     3.1.2 光束整形透镜间距对种子光发散角的影响
•     3.1.3 整形后种子光光斑
•   3.2 种子光对基频光的影响
•     3.2.1 种子光对基频光能量的影响
•     3.2.2 种子光对基频光束腰位置的影响
•   3.3 本章小结
• 第4章 可调谐染料激光倍频
•   4.1 染料激光器倍频模块
•   4.2 基频光峰值功率密度对倍频效率的影响
•   4.3 相位失配对倍频效率的影响
•     4.3.1 BBO晶体相位匹配角带宽
•     4.3.2 水平方向发散角对倍频效率的影响
•     4.3.3 束腰位置对倍频效率的影响
•     4.3.4 不同晶体切割角度对倍频效率的影响
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谭深

导师: 陈德应

关键词: 光束整形系统,二次谐波,相位匹配角带宽,倍频效率

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN248.33

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002337

总页数: 64

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