永磁约束低功率激光旋偏系统及方法研究

作     者：李亚威 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陆永华

授予年度：2016年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：法拉第磁光效应 永磁约束体 HeNe激光 约束磁场 光斑 偏振光 

摘      要：随着激光核聚变、X射线激光等新兴学科的迅速发展,激光的磁光效应被越来越多的应用于测量、医学、航空航天及加工制造等领域。法拉第磁光效应是诸多磁光效应中应用最为广泛的一种,关于法拉第效应的进一步研究也从未停止过。本课题在法拉第磁光效应基础上,研究永磁约束场对低功率激光,及其偏振光的作用效果。课题设计开发了一套试验平台,通过将法拉第磁光材料置于一结构参数可变的约束磁场中,研究在不同约束磁场结构参数下非偏振初始激光束和偏振激光束分别通过磁光材料后其光学特征的变化情况。该试验平台有效拓展了偏振光束的法拉第效应理论,具有重要的现实意义和工程价值。本文分析了法拉第磁光效应原理,对试验平台进行总体方案设计,包括试验平台硬件设计、数据采集与运动控制设计、测控软件设计及约束单元的有限元建模仿真。约束单元内安装永磁体产生约束磁场,该磁场的磁腔半径、磁体块数、磁体间距为可变结构参数,试验平台可以检测光斑的面积、重心位置坐标、功率及偏振光偏转角。通过有限元分析,得到了约束单元内磁场分布情况。基于本平台进行研究试验,检测穿过不同结构参数的磁腔后HeNe激光光斑特征参数变化情况,反映激光束的传播特性是否发生改变。通过试验,随着磁腔半径的增大及磁体块数的减小,偏振激光的偏转角度呈逐渐降低趋势;随着磁体间距的增大,偏转角度呈先增大后减小趋势。在六块磁体磁腔半径为4.3mm磁体间距为16mm时,偏转角最大达86.2°;在两块磁体磁腔半径为9.5mm磁体间距为14mm时,偏转角最小为9.8°。