检索结果-南通市图书馆

作者：章文志哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

用于大气环境监测的相干探测co激光差分吸收雷达,具有报警速度快、探测灵敏度高、作用距离远、探测范围广等优点,已被广泛地研究和应用。tea(Transversely Excited Atmospheric) co激光器工作在91μm的红外波段,大部分大气污染物的特征... 详细信息

用于大气环境监测的相干探测co激光差分吸收雷达,具有报警速度快、探测灵敏度高、作用距离远、探测范围广等优点,已被广泛地研究和应用。tea(Transversely Excited Atmospheric) co激光器工作在91μm的红外波段,大部分大气污染物的特征吸收谱线都在此波段内,是运行在大气窗口且对人眼安全的激光器。因此,单纵模tea co激光器是相干探测co激光差分吸收雷达的理想光源和核心器件。本文从理论上分别分析了三镜腔加标准具选取单纵模,Michelson腔加标准具选单纵模,从理论上计算了三镜腔和Michelson腔的子腔等效反射率及子腔长度对输出的影响等。在实验方面,首先对tea co激光器进行了多模调谐输出实验,输出了谱线80多条,测量了基横模的输出光束质量。实现了三镜腔加标准具的单纵模输出,对输出波形进行了傅里叶变换,验证了单纵模输出。得到的单纵模能量为200mJ,波长为10.59μm。进行了Michelson腔加标准具选单纵模的实验。通过Michelson腔单纵模实验确定了一些光学元件的影响,最终也实现了单纵模的输出,单纵模峰值能量60mJ,波长9.75μm。最后,进行了注入源波导激光器的实验,对波导激光器的一些工作参数做了测试,实现了半外腔调谐输出。最终得到波导半外腔调谐输出600mW,波长10.6μm。

关键词： tea co2激光器三镜腔 Michelson腔注入锁定单纵模

tea co2激光器工作气体演化的实时质谱分析

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TEA CO2激光器工作气体演化的实时质谱分析

作者：李啸华中科技大学

学位级别：硕士

近年来由于激光推进,光泵太赫兹的兴起,高功率高重复率的脉冲二氧化碳激光器再次受到人们的重视。实现稳定均匀的辉光放电是激光器高重复率长寿命运作的基本手段。本论文采用实时质谱分析的方法对获得稳定均匀放电的关键技术之一:工作... 详细信息

近年来由于激光推进,光泵太赫兹的兴起,高功率高重复率的脉冲二氧化碳激光器再次受到人们的重视。实现稳定均匀的辉光放电是激光器高重复率长寿命运作的基本手段。本论文采用实时质谱分析的方法对获得稳定均匀放电的关键技术之一:工作气体的演化过程进行了研究。本论文首先介绍了二氧化碳分子的振动激发原理和放电过程中二氧化碳分子的分解机制,分析了几种常用的辅助气体对激光器输出能量和工作寿命的影响。指出了激光器长时间运作过程中负离子的产生途径,负离子的危害以及清除负离子的方法。随后,介绍了四极质谱仪的主要结构以及四极滤质器的基本工作原理,总结了四极质谱仪的操作方法和注意事项。列举了质谱仪的三种常用工作模式的使用范围以及相应的参数设定。研究了质谱仪连续取样对工作气体的影响。最后,分别使用质谱仪和能量计,实时观测实验室自制的tea 30型激光器工作气体的演化过程和输出能量的变化,从二氧化碳分解率、氧气及氮氧化合物等有害气体生成率、最高单脉冲输出能量、工作寿命、放电稳定性等方面,对一氧化碳、氢气以及固体催化剂在高注入强度的激光器长时间稳定放电中的作用进行了分析和比较。比较结果显示,同时使用一定比例的氢气和一氧化碳催化剂,可以获得单脉冲能量高,工作寿命长的良好结果。

关键词： tea co2激光器脉冲放电气体分解质谱分析

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tea co2激光器腔长控制系统研究

TEA CO2激光器腔长控制系统研究

作者：喻筱华中科技大学

学位级别：硕士

THz波以其良好的透视性、高的分辨本领、优秀的安全性等优点,在生物技术、航空航天、材料科学等领域得到了广泛应用。而目前采用co激光泵浦分子气体产生THz激光输出是最常用的比较成熟的获取THz激光的方法。光泵THz激光器要求泵浦源co... 详细信息

THz波以其良好的透视性、高的分辨本领、优秀的安全性等优点,在生物技术、航空航天、材料科学等领域得到了广泛应用。而目前采用co激光泵浦分子气体产生THz激光输出是最常用的比较成熟的获取THz激光的方法。光泵THz激光器要求泵浦源co激光器的输出激光为单纵模且频率稳定。研究tea co激光器腔长控制系统的目的是改善tea co激光器的腔长稳定性,提高激光器注入锁定的成功率,从而获取单纵模、频率稳定的输出co激光。本文概述了谐振腔腔长控制的基本原理,比较了多种控制方案的优缺点,并选择了以单片机为核心控制器的设计方案,介绍了tea co激光器腔长控制系统的主要组成模块。并在此基础上设计了控制系统的控制电路模块,结合PID控制算法,编写了相应的控制程序,并从硬件和软件抗干扰两个角度对系统抗干扰进行了设计。在实验方面的研究,搭建了腔长控制系统静态及动态实验所需的实验平台,完成了控制系统在两种平台下的实验研究,分析了控制系统在两种平台的工作性能。研究表明,对于静态实验,腔长控制系统能通过调节压电陶瓷改变谐振腔腔长,寻找到与注入种子光匹配的腔长,并使谐振腔稳定在这一腔长;而对于动态实验,功率振荡器的机械振动对谐振腔长匹配有严重的影响。尽管可以获得部分注入锁定的激光脉冲输出,为获得理想的结果,还必须加强机械振动隔离措施和改善腔长检测光学系统。

关键词： tea co2激光器腔长控制 PID控制压电陶瓷

tea co2激光器及其光线调谐自动控制系统的实验研究

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TEA CO2激光器及其光线调谐自动控制系统的实验研究

作者：吴博北京交通大学

学位级别：硕士

tea co2激光器在工业、科研、军事等领域有着十分广泛的应用前景。本文围绕tea co2激光器及其光栅选支自动控制系统的研制开展了实验研究工作。本文在对tea co2激光技术发展充分调研的基础上,针对可调谐tea co2激光器和光栅选线基... 详细信息

tea co2激光器在工业、科研、军事等领域有着十分广泛的应用前景。本文围绕tea co2激光器及其光栅选支自动控制系统的研制开展了实验研究工作。本文在对tea co2激光技术发展充分调研的基础上,针对可调谐tea co2激光器和光栅选线基本原理,研究了工作气体成分和气压对输出性能的影响;通过对三种常用调谐方法的分析,确定了光栅调谐方案,并对光栅调谐技术及其自动控制技术进行了详细的研究。本文在仔细研究了tea co2激光器的系统结构的基础上,首先对激光器进行了调试,对激光器输出性能,如单脉冲输出能量、输出稳定性、光斑和发散角、单次充气工作时间等进行了实验研究,确定了激光器最佳工作参数,得到最大输出能量约为200mJ。然后进行了光栅选支总体方案设计,并对可调谐选支输出控制的硬件进行了设计开发。针对此控制系统硬件进行了多项调试实验,如光栅零位信号实验、电机频率值实验等。实现了tea co2激光器光栅调谐选支自动控制。该控制系统能满足快速调谐选支的精度和速度要求。最后,进行了光栅调谐选支实验,获得了10.6μm附近多条激光谱线的输出。

关键词： tea co2激光器可调谐光栅调谐

tea co2激光器高气压大体积放电的实验研究

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TEA CO2激光器高气压大体积放电的实验研究

作者：梁蔚鹏华中科技大学

学位级别：硕士

激光推进和光电对抗等领域都对脉冲tea co2激光器在单脉冲能量、平均功率等方面提出了更高的要求,实现大体积放电是提高tea co2激光器工作性能、达到这些要求的主要手段。论文首先对高气压大体积放电的基本原理和实现方法进行了论述,... 详细信息

激光推进和光电对抗等领域都对脉冲tea co2激光器在单脉冲能量、平均功率等方面提出了更高的要求,实现大体积放电是提高tea co2激光器工作性能、达到这些要求的主要手段。论文首先对高气压大体积放电的基本原理和实现方法进行了论述,然后介绍实现大体积放电的各种预电离技术,包括双放电、紫外光预电离、电子束预电离和X射线预电离等,考虑到预电离性能和实现难度等因素,目前采用了火花紫外光预电离的方式。随后,比较了三种电极和预电离结构组合的放电方式在放电和增益特性的异同,其中采用平板圆弧电极和紧密排列火花针预电离的组合方式能够获得较好的放电性能。以提高放电和增益特性为目的,对脉冲放电电路进行了改进。比较了几种不同参数Marx发生器的放电电压、放电电流,对放电装置增益区的小信号增益进行了测量并分析,最终采用电阻隔离型四级Marx高压发生器作为放电电路,在He作为缓冲工作气体时,最大小信号增益系数达到2.873%cm-1。论文对影响tea co2激光器增益特性的各种因素进行了实验研究,得到了气体组分、总气压、充电电压、使用添加剂和使用不同支线信号光对小信号增益的基本影响规律;同时对100mm极间距大体积放电装置和tea-30型激光器(50mm极间距)的增益特性进行了对比,从实验结果来看,100mm大体积放电装置增益特性达到了基本要求,但仍不够理想。

关键词： tea co2激光器大体积放电紫外光预电离 Marx高压脉冲发生器小信号增益

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tea co2激光器充电电源及其数字控制

TEA CO2激光器充电电源及其数字控制

作者：胡群力华中科技大学

学位级别：硕士

tea co2激光器具有效率高、光束质量好、功率高等特点,在工业加工、航天、国防领域应用日益广泛。高功率的tea co2激光器要求电容充电电源具有充电快速、高功率、高效率的特点。传统上,tea co2激光器常使用工频充电电源。这种电源庞大笨... 详细信息

tea co2激光器具有效率高、光束质量好、功率高等特点,在工业加工、航天、国防领域应用日益广泛。高功率的tea co2激光器要求电容充电电源具有充电快速、高功率、高效率的特点。传统上,tea co2激光器常使用工频充电电源。这种电源庞大笨重,精度低,并且对电网干扰严重。随着功率电子学的发展,高频逆变的具恒流源特性的串联谐振充电电源以其结构紧凑,能耗少,抗负载短路能力强等优点取代传统工频电源应用于脉冲tea co2激光器。随着数字技术发展,数字处理器件逐渐应用于充电电源控制,很大地提高了电源性能。本文首先阐述了几种开关式充电电源的工作原理和各自特点,重点讲述了全桥串联谐振电源的工作过程,对串联谐振回路给出简化电路和数学模型,分析了串联谐振回路的谐振电流与充电电容电压随时间变化的规律,总结了谐振电压峰值、充电电压峰值等五条结论,并使用PSpice对串联谐振回路进行仿真验证。依据上述分析,给出了已知充电电源最大平均功率和充电电压等参数设计串联谐振回路参数的方法步骤和设计实例,分析了模拟控制充电电源的工作原理和基于SG3527芯片的技术实现。为进一步提高充电电源的性能,引入数字控制,使用DSP TMS320LF2407A制作了电源数字控制板,实现了对谐振回路周期的实时跟踪。阐述了从性能指标要求到系统结构设计,传感器及主控CPU选择,算法及系统程序实现,制板调试的一系列设计过程。将数字控制电源的实验结果与模拟控制对比,比较了数字控制的优点和不足,并提出进一步的发展改进建议。

关键词： tea co2激光器高压充电电源全桥串联谐振数字控制谐振周期跟踪

tea co2激光器放电特性及电源系统研究

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TEA CO2激光器放电特性及电源系统研究

作者：李小芬华中科技大学

学位级别：硕士

激光推进、光电对抗及强场物理研究等新兴应用对脉冲tea(Transversely Excited Atmospheric)co2激光器的单脉冲能量、峰值功率、重复率等性能指标提出了更高要求。脉冲放电特性及电源系统对激光器的这些性能有非常重要的影响。论文首... 详细信息

激光推进、光电对抗及强场物理研究等新兴应用对脉冲tea(Transversely Excited Atmospheric)co2激光器的单脉冲能量、峰值功率、重复率等性能指标提出了更高要求。脉冲放电特性及电源系统对激光器的这些性能有非常重要的影响。论文首先实验研究了工作气体成分和气压、工作频率、运行时间以及谐振腔参数等非电路因素对tea co2激光器脉冲放电特性和电光转换效率的影响。通过研究,找到了一种最佳的无氦工作气体配比co2:N2:H2=1:5:0.67,该工作气体显著提高了激光器的单脉冲能量,降低了激光器的运行成本。随后,论文对电源系统的放电电路、充电电源、触发控制器等部分及其对tea co2激光器放电特性的影响进行了系统的理论和实验研究。通过综合考虑气体放电中所发生的电离、吸附、复合等过程,建立了电感充放电电路的理论模型。利用该模型较精确地模拟了从放电电路触发到最终残余振荡的全过程,揭示了电路参数影响放电的规律。针对电感充放电电路在主放电后的残余振荡是弧光放电重要来源的判断,实验研究了增大充电电感、采用高压硅堆代替充电电感和采用Marx发生器电路等三项措施。其中,采用Marx高压脉冲发生器电路,可利用同样的充电电源获得更高的脉冲高压,在不改变预电离方式的条件下可以使激光器在更高的气压和放电电压下工作。为解决现有高压直流电压源电阻镇流充电方式效率低、重复率低的缺陷,实验研究了谐振充电电源电路。采用该电路,充电效率和重复率得到大幅度提高。为改善tea co2激光器的控制界面,研制了一种基于单片机的触发控制器,实现了触发脉冲生成、外触发输入、同步触发输出等功能,达到了电磁兼容的要求。最后,利用光子牵引探头测量了激光脉冲的时间波形,分析了工作气体和放电参数等因素对激光脉冲时间波形的影响规律。利用本论文的研究成果:无氦工作气体和Marx高压脉冲发生器放电电路对实验室tea-50激光器进行改造,最大单脉冲能量达到了115J的水平。

关键词： tea co2激光器电源系统放电特性数值模拟 Marx发生器硅堆

tea co2激光器可调谐输出及自动控制研究

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TEA CO2激光器可调谐输出及自动控制研究

作者：董句华中科技大学

学位级别：硕士

可调谐tea co激光器以其优良的特性,在激光推进,波长可调谐,高功率高重复率,脉冲整形,光学混频等领域具有广泛的应用前景,本论文围绕tea co激光器可调谐输出及自动控制,进行了若干问题的实验研究。本论文在对tea co激光器可调谐技术国... 详细信息

可调谐tea co激光器以其优良的特性,在激光推进,波长可调谐,高功率高重复率,脉冲整形,光学混频等领域具有广泛的应用前景,本论文围绕tea co激光器可调谐输出及自动控制,进行了若干问题的实验研究。本论文在对tea co激光器可调谐技术国内外动态充分调研的基础上,介绍了co激光器及光栅调谐选频的基本原理,通过对激光器的不同结构,不同型号的光栅选线对比,得出一些系统性结论,同时研究了自动控制调谐的相关技术。本论文首次采用步进电机控制器和计算机实现光栅电控转台的自动运转。通过VB编写可视化操作界面,直观、快捷的传递转台速度和位移信息,达到精确选支的目的。为了达到更高的定位精度,本论文采用了“动态零点”的思想,选取任意支线作为零点参考,而不需要改变各支线的相对位移值来达到快速切换支线的目的。在全波段扫描中,相比于手动调谐,我们同样在调谐速度上取得了较大优势。另外在光栅类型的选择上,通过比较平面光栅和凹面光栅的输出差异,最后选用输出光斑质量更优的凹面光栅作为自动调谐控制的波长转换元件。本论文通过对实验条件的对比研究,实验器材的性能比较,可调谐输出控制系统的开发设计,实现了tea co激光器自动调谐控制,对双光路输出、倍频、差频等实验研究具有较高参考价值。

关键词： tea co2激光器光栅调谐凹面光栅 VB自动控制

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tea co2激光器注入锁定实验研究

TEA CO2激光器注入锁定实验研究

作者：梁志强哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

频率稳定的单纵模tea co激光器是相干探测co激光雷达的关键器件。本论文在理论和实验上对种子注入tea co激光器进行了研究。采用频率稳定的种子光注入的方法实现单纵模激光的输出。设计了采用稳频连续激光与脉冲激光的差频信号反馈控制... 详细信息

频率稳定的单纵模tea co激光器是相干探测co激光雷达的关键器件。本论文在理论和实验上对种子注入tea co激光器进行了研究。采用频率稳定的种子光注入的方法实现单纵模激光的输出。设计了采用稳频连续激光与脉冲激光的差频信号反馈控制激光器的腔长,实现tea co激光器的频率锁定的方案,进行了初步的实验研究,并对实验结果进行了分析。理论方面,考虑注入场对激光场的影响,对适合于种子注入tea co激光器的场方程进行了讨论,并对由注入式激光器场方程与速率方程耦合得到的注入锁定tea co激光器的数学模型进行了分析。利用该模型,对在不同失谐角和不同注入功率的情况下,tea co激光器增益区反转粒子数和输出光脉冲波形的变化规律进行了研究,并对影响注入成功的若干因素进行了分析。在实验方面,本文主要包括种子光注入实现单纵模输出以及连续光与脉冲光拍频两部分实验。注入实验部分采用从光栅零级注入、一级振荡的方式。对实验获得的单纵模脉冲输出进行了分析,与理论计算得出的结论相符合。考虑了光栅零级衍射脉冲光对拍频光的影响,注入时采用了偏角注入的方法,并对失配、偏角注入及偏轴注入等情况进行了分析。在注入实验获得成功的情况下,进行了偏频锁定的部分实验,部分种子光经声光频移器移频后与输出脉冲激光相拍频,获得了差频信号。根据实验得到的拍频信号,可以作为误差信号,进一步提供给反馈控制系统调节腔长,最终实现注入锁定。

关键词：注入锁定 tea co2激光器拍频单纵模

tea co2激光器频率锁定及快调谐的实验研究

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TEA CO2激光器频率锁定及快调谐的实验研究

作者：苑磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

频率稳定的tea co激光器是外差探测差分吸收雷达的理想光源,当采用单台激光器作为DIAL发射源时,要求激光器能够在大气“冻结”时间(≤10ms)内发射出两束不同波长的激光。因此,为使雷达系统能够实现稳定高效的工作,要求振荡源具有一定的... 详细信息

频率稳定的tea co激光器是外差探测差分吸收雷达的理想光源,当采用单台激光器作为DIAL发射源时,要求激光器能够在大气“冻结”时间(≤10ms)内发射出两束不同波长的激光。因此,为使雷达系统能够实现稳定高效的工作,要求振荡源具有一定的频率稳定性和可靠的快调谐方法。鉴于此,本文对tea co激光器的频率锁定及快调谐技术进行了研究。理论上,分析了注入锁频的理论模型,为以减小脉冲建立时间的实验方案提供了理论支持。将注入场方程与速率方程进行耦合,讨论了不同注入情况下功率激光器的输出特性。实验上,提出了一种以脉冲建立时间为判据的注入锁频方案,设计了伺服控制系统,成功将脉冲tea co激光器的频率锁定在注入的稳频种子光频率上。设计了激光器的触发系统,实现了脉冲建立时间的测量和显示。在以上基础之上,提出一种快调谐方法,解决了快调谐条件下难以保证频率稳定的问题。在实现快调谐的同时,采用注入锁频的方式实现了10R(16)支谱线激光的稳频输出,利用扭转模腔实现了9P(40)支谱线的单纵模输出。该方案不用转动光栅或者其他机械装置,易于保持系统稳定,为使用单台激光器作为差分吸收雷达的光源打下了基础。

关键词： tea co2激光器注入锁频脉冲建立时间快调谐