基于飞秒激光成丝测量燃烧场温度

激光诊断技术是燃烧温度场无干扰在线测量的主要手段,开发精确的燃烧场温度测量技术对于研究燃烧基础问题具有重要意义.目前,基于激光的燃烧场测温技术大多以纳秒激光作为光源,基于飞秒激光的测温技术相对较少.本文开发了一种基于飞秒激光成丝的燃烧场温度测量方法.飞秒激光在光学介质中传播时,会形成一条具有一维长度且强度均匀分布的光丝,由于光丝内的功率密度极高,足以通过光解和激光诱导光化学反应等方式将原子/分子激发到高能级,进而向低能级跃迁时释放荧光.通过相机收集荧光信号即可获得光丝的空间长度,光丝的长度与光学介质的温度密切相关,将光丝置于已知温度的燃烧场中,可获得不同温度下的光丝长度,结合理论推导,对实验数据进行拟合,可获得光丝长度与温度的定量关系,进而实现燃烧场温度的测量.     

磁约束飞秒激光诱导铜等离子体特性研究

建立磁约束飞秒激光诱导铜等离子体辐射光谱采集系统,通过发射光谱法分析磁约束效应对飞秒激光诱导铜等离子体特性的影响.在强度为0.67T的稳磁场约束下,等离子体辐射连续谱和分立谱均有增强,分立谱线增强更显著;铜原子上能级越高,其辐射的原子谱线增强因子越大,具有最高上能级的Cu I 507.6nm增强因子最大,为2.8;等离子体铜原子谱线持续时间明显延长,在等离子体演化初期,谱线增强显著,在较大延时,谱线增强迅速减弱;等离子体电子温度和电子密度均有提高.     

激光诱导荧光光谱燃烧测温技术研究

基于分子激发态振动能级粒子碰撞能量弛豫过程的理论,本文提出了一种可望实现瞬态燃烧温度测量的新技术——激光诱导分子热助振动荧光光谱技术。建立了分于激发态振动能级粒子碰撞能量弛豫过程的四能级系统模型,以BaCl分子为对象实验研究了激光诱导热助振动荧光光谱的特性,通过以5170波长选择激发BaCl的C~2Ⅱ_(1/2)(v=1)←→)X~2∑(v=0)能级跃迁,对液化石油气/空气预混火焰温度进行了实验测量。     

空气中激光等离子体通道的荧光探测和声学诊断两种方法的比较实验研究

使用荧光探测和声学诊断两种方法，对超强飞秒激光脉冲在空气中传输形成的等离子体通道同时进行了测量.两种方法都很好地反映了等离子体通道的演化过程.对两种方法的比较研究发现，声学诊断相对于荧光探测方法来说，具有较高的灵敏度和空间分辨能力，实验装置也更简单，更适宜于等离子体通道的常规测量. 关键词： 强飞秒激光等离子体通道 荧光探测 声学诊断     

钛蓝宝石飞秒超快光谱技术及其应用进展

介绍飞秒激光技术的进展、钛宝石飞秒激光放大技术及飞秒分辨相关测量技术.并介绍了飞秒分辨光荧光上转换和光克尔实验技术及其在各种学科中的应用. 关键词： 飞秒激光 飞秒光谱 光克尔 光荧光     

双色场控制与测量原子分子超快电子动力学过程的研究进展

超短超快激光脉冲的出现为人们探索原子分子中超快电子动力学过程提供了强有力的工具.阿秒脉冲和强激光脉冲电场整形技术能够获得电子波包在亚飞秒时间尺度的动力学信息,发展出了一系列阿秒超快光谱学技术,如阿秒条纹相机、阿秒瞬态吸收谱等,成功地应用于原子、分子和固体中电子运动的探测.其中双色激光场就是通过电场整形技术实现电子相干运动控制和探测的一种重要手段,本文综述了中科院上海光机所强场激光物理国家重点实验室近几年来在双色场控制与测量原子分子超快过程方面的研究工作.     

飞秒激光在空气中成丝诱导氮荧光发射的空间分布

测量了线偏振飞秒激光脉冲在空气中成丝产生的氮荧光发射的空间分布.通过改变激光的偏振方向研究成丝过程中氮荧光发射的径向角分布,发现N₂⁺荧光发射在垂直于激光偏振方向上更强,而在平行于激光偏振方向上较弱;N₂荧光发射在所有方向上具有近乎相同的强度.原子和分子的激发、电离等动力学过程受激光强度的影响.在飞秒激光成丝过程中沿着激光传播方向,强度呈现先增强后减弱的分布,从而影响这些过程的产物的空间分布及其荧光发射的空间分布.沿着激光传播方向,发现N₂荧光先于N₂⁺荧光出现且在N₂⁺荧光消失之后消失.激光强度分布和激光偏振方向均会影响氮荧光的空间分布.基于实验分析,在短焦距情况下,系间窜越过程能很好的解释N₂(C³Π_u⁺)的形成,这项研究有助于理解飞秒激光成丝过程中氮荧光发射的产生机制.     

OH分子示踪法用于气态流场速度测量

研制了一套单线羟基(OH)分子标记示踪流场速度测量系统,OH分子标记线由193 nm波长脉冲氟化氩(ArF)准分子激光柬解离流场中的水分子产生,利用脉冲染料激光倍频的约282 nm激光片显示OH分子荧光图像,由获得的两个时间关联的OH分子标记线位置图像计算流场的速度分布.研究了空气和火焰中193 nm波长激光解离水产生的OH分子寿命,实现了常温空气流场和高温超音速流场速度分布的测量,并对测量结果进行了分析讨论.     

放电等离子体高精度空间分辨光谱测量方法

放电等离子体光谱技术及激光诱导击穿光谱技术由于实验系统相对简单、信号强,很早就被应用于组分测量领域。由于自由放电在时间和空间上都具有随机性,这使得放电等离子体空间分辨光谱的精确测量变得十分困难;而激光诱导击穿光谱技术又局限于点测量。介绍了一种基于飞秒激光诱导的放电等离子体一维空间分辨光谱的高精度测量方法。飞秒激光自聚焦可以形成一段丝状弱等离子体通道,将该等离子体通道靠近高压直流脉冲电极时,可作为高压电极放电的触发源。这种触发方式可在规定的时刻触发高压电并诱导其沿着等离子体通道的路径击穿气体。实验多次测量放电开始时刻与激光到达时刻的时间间隔的波动小于0.01μs,证实了使用本方法诱导高压放电具有很高的重复性。由此可知,利用飞秒激光自聚焦成丝产生的弱等离子体通道诱导高压放电,可实现对高压放电的空间和时间的精确控制,进而可以采集放电等离子体通道的一维空间分辨光谱。实验结果表明,在喷管结构主导的流场环境中,由于喷管中纯N_2与喷管外空气的组分不同,在高空间分辨光谱中,可以清晰地看到一维等离子体通道上不同位置的组分浓度变化情况。在一维空间分辨光谱中将N~+和O光谱信号强度与N_2和O_2的浓度进行关联,可实现流场组分的一维在线诊断。该方法不仅具有纳秒激光诱导击穿光谱技术的相同优点,还具有一维空间分辨能力,在组分一维精确测量方面极具优势。同时,该方法还有望实现高时间分辨测量,对研究放电等离子体的时空演化过程具有重要的意义。     

飞秒激光低压N2等离子体特性的实验研究

在低于一个标准大气压的条件下对飞秒激光产生的N₂等离子体光谱进行了实验研究.结果表明, 各种样品气压下的激光N₂等离子体光谱均表现为连续谱和线状谱的叠加.随着样品气压的降低, 连续谱和原子谱线的强度经历了由缓慢增强发展为缓慢降低再到迅速降低的过程, 而正一价离子谱线强度呈现逐步增强的特征.在气压低于0.3 atm (1 atm=101325 Pa)时, 出现了正二价态的离子谱线. 给出了低压N₂等离子体对于飞秒激光传输和能量吸收的物理特性, 并初步讨论了低压等离子体通道特性.这些结果有助于加深了解飞秒激光等离子体的特性和机理, 特别是给出了在实验上测量不同价态离子光谱的条件, 为今后的研究提供了有益的实验依据. 关键词： 飞秒激光 气压 等离子体光谱 激光传输