遠紅外三色激光器穩(wěn)頻系統(tǒng)研究.pdf

1、受控核聚變以其清潔無污染，地球上原料儲備巨大，且能產(chǎn)生巨大能量的特點，被認為是解決人類未來能源問題的主要途徑。實現(xiàn)受控核聚變的方式主要有兩種：磁約束和慣性約束。在各種磁約束聚變裝置中，托卡馬克（Tokamak）發(fā)展最為成熟，也是最有希望成為未來聚變反應(yīng)堆的一種約束結(jié)構(gòu)。核聚變內(nèi)部溫度高達1億度，是一種高溫等離子體。電子數(shù)密度是等離子體的重要參數(shù)，電子數(shù)密度分布和磁場分布信息是控制托卡馬克放電狀態(tài)的重要依據(jù)。在中科院等離子體物理研究所的托

2、卡馬克裝置上，采用了遠紅外激光偏振干涉儀測量電子數(shù)密度。在該實驗中，中頻頻率的穩(wěn)定性對于獲得穩(wěn)定、可靠的實驗數(shù)據(jù)至關(guān)重要，而現(xiàn)有的主動激光穩(wěn)頻技術(shù)并不適用于遠紅外激光偏振干涉儀的中頻頻率的穩(wěn)定控制。
　　本論文從該測量方法的理論出發(fā)，分析了中頻信號頻率的穩(wěn)定性對測量電子數(shù)密度和磁場分布以及托卡馬克放電狀態(tài)實時控制重要性，提出了一套完整的激光中頻頻率穩(wěn)定性控制方案，即中頻信號通過帶通濾波器濾波、電壓比較器整形后轉(zhuǎn)化成同頻方波信號，并

3、送入以ARM（Advanced RISC Machines）處理器為核心的數(shù)字處理系統(tǒng)中，計算中頻頻率的當前值，通過PID算法產(chǎn)生控制電壓，改變激光器壓電陶瓷的長度，從而調(diào)整中頻頻率以一定的精度維持在期望值附近。此方法具有中頻頻率可在一定范圍內(nèi)人為設(shè)定的特點，適用于測量托卡馬克內(nèi)部電子數(shù)密度和磁場分布信息的遠紅外激光偏振干涉儀中頻頻率的穩(wěn)定控制。在此基礎(chǔ)上，本論文應(yīng)用此控制方案制作出了穩(wěn)頻控制器，對中頻信號頻率控制進行了現(xiàn)場調(diào)試，對控制