激光對瞬態(tài)過程檢測中的光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、等離子體的產(chǎn)生過程直接影響電爆炸法制備納米鋁粉的質(zhì)量，而對等離子體進(jìn)行檢測是完善制備工藝的必要條件。
　　理論分析了激光器所要達(dá)到的具體參數(shù)要求。在實(shí)驗(yàn)臺上搭建了一臺聲光調(diào)Q激光器，對其輸出功率曲線及脈沖寬度進(jìn)行了測量，分析了泵浦功率超過17W后激光功率下降的原因，為進(jìn)一步改善激光器性能提供依據(jù)。分別進(jìn)行了腔外倍頻與腔內(nèi)倍頻實(shí)驗(yàn)，對腔內(nèi)倍頻激光器的輸出功率曲線及脈寬進(jìn)行了測量，在一定的泵浦功率范圍，輸出功率能夠穩(wěn)定提升。在實(shí)驗(yàn)平臺

2、上搭建了Mach-Zehnder干涉儀，采用腔內(nèi)倍頻激光器分別進(jìn)行了連續(xù)光干涉與脈沖光干涉實(shí)驗(yàn)，通過細(xì)致調(diào)節(jié)，獲得良好的干涉條紋。
　　提出了一種效率更高的耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，光光效率可達(dá)22％。運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了整套激光器零部件，并制造了的聲光調(diào)Q倍頻激光器樣機(jī)，對該激光器的輸出功率曲線及脈沖寬度進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)光光效率可以達(dá)到27％，脈沖寬度為4.2ns，對其輸出功率的波動原因進(jìn)行了分析并提出改進(jìn)方案。利用刀口法測出該激光器

3、的遠(yuǎn)場發(fā)散角為7.2mrad。
　　對激光擴(kuò)束系統(tǒng)進(jìn)行了研究，提出了一套對50×的折射式擴(kuò)束系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的方案。經(jīng)采用Zemax軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終獲得了40×的三片式激光擴(kuò)束系統(tǒng)，對其參數(shù)進(jìn)行了分析預(yù)計(jì)該系統(tǒng)具有很好的擴(kuò)束效果。
　　對光學(xué)成像系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)際需求的成像系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足：主光線角小于7°，由多個透鏡組成且透鏡位置固定，焦距150mm，盡量減小像差。之后采用Zemax軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化得

4、到一款三片式成像系統(tǒng)，對其參數(shù)分析，預(yù)計(jì)該系統(tǒng)能夠很好的滿足使用要求。
　　運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了一整套干涉檢測設(shè)備，以激光器、Mach-Zehnder干涉儀、激光擴(kuò)束系統(tǒng)及光學(xué)成像系統(tǒng)為部件，組建了干涉檢測系統(tǒng)。進(jìn)行了現(xiàn)場測試，通過CCD可以觀察到爆炸腔充入惰性氣體的過程，發(fā)現(xiàn)在充氣過程中由于氣流擾動會導(dǎo)致條紋紊亂。對金屬絲爆炸并擴(kuò)散的動態(tài)過程進(jìn)行了觀測，發(fā)現(xiàn)膨脹速度最高可達(dá)5km/s，全部覆蓋爆炸區(qū)需要50μs。此外，還觀察到