激光对瞬态过程检测中的光学设计技术研究

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1、ＷＭ；ｊ）＾ｍｉｌｉ＾ｌ爲參《讀我少善圍！硕±学位论文．雜．Ｉ激光对瞬悉过程检测中的光学设计技术研究、■．．＇，－＇作者姓名郑冠华指导教师姓名、职務王石语教授申请学位类别工学硕±Ｉ学校代码10701学号1305122286分类号TN249密级公开西安电子科技大学硕士学位论文激光对瞬态过程检测中的光学设计技术研究作者姓名：郑冠华一级学科：电子科学与技术二级学科：物理电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：王石语教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2015年11月Study

2、onOpticalDesignofLaserTransientProcessDetectionAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhysicalElectronicsByZhengGuanhuaSupervisor:WangShiyuProfessorNovember2015西安电子科技大学学位论文独创性Ｃ或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文

3、是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，■。尽我所知除了文中特别加Ｗ标注和致谢中所罗列的内容ｙ外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果也不包含为获得西安电子科技大学或其它教；育机构的学位或证书而使巧过的材料一。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。。．又皮．本人签名：砰？日期：１２！芝西安电子科技大学关于论文使用授权的说明目本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定：，Ｐ研究生在

4、校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容，；允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论文研究成果完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿＿本人签名：砰适华导师签名：读心．片化诏：２ｊ〇．日期）Ｓ）ｉ）９＾日期：摘要摘要等离子体的产生过程直接影响电爆炸法制备纳米铝粉的质量，而对等离子体进行检测是完善制备工艺的必要条件。理论

5、分析了激光器所要达到的具体参数要求。在实验台上搭建了一台声光调Q激光器，对其输出功率曲线及脉冲宽度进行了测量，分析了泵浦功率超过17W后激光功率下降的原因，为进一步改善激光器性能提供依据。分别进行了腔外倍频与腔内倍频实验，对腔内倍频激光器的输出功率曲线及脉宽进行了测量，在一定的泵浦功率范围，输出功率能够稳定提升。在实验平台上搭建了Mach-Zehnder干涉仪，采用腔内倍频激光器分别进行了连续光干涉与脉冲光干涉实验，通过细致调节，获得良好的干涉条纹。提出了一种效率更高的耦合系统设计方案，光光效率可达22%。运用机械设计软件设计了整套

6、激光器零部件，并制造了的声光调Q倍频激光器样机，对该激光器的输出功率曲线及脉冲宽度进行了测试，发现光光效率可以达到27%，脉冲宽度为4.2ns，对其输出功率的波动原因进行了分析并提出改进方案。利用刀口法测出该激光器的远场发散角为7.2mrad。对激光扩束系统进行了研究，提出了一套对50×的折射式扩束系统进行改进的方案。经采用Zemax软件优化设计，最终获得了40×的三片式激光扩束系统，对其参数进行了分析预计该系统具有很好的扩束效果。对光学成像系统在实验室中进行了研究，根据实验结果发现实际需求的成像系统应当满足：主光线角小于7°，由多

7、个透镜组成且透镜位置固定，焦距150mm，尽量减小像差。之后采用Zemax软件进行设计优化得到一款三片式成像系统，对其参数分析，预计该系统能够很好的满足使用要求。运用机械设计软件设计了一整套干涉检测设备，以激光器、Mach-Zehnder干涉仪、激光扩束系统及光学成像系统为部件，组建了干涉检测系统。进行了现场测试，通过CCD可以观察到爆炸腔充入惰性气体的过程，发现在充气过程中由于气流扰动会导致条纹紊乱。对金属丝爆炸并扩散的动态过程进行了观测，发现膨胀速度最高可达5km/s，全部覆盖爆炸区需要50μs。此外，还观察到由于金属丝扭曲而产

8、生的爆炸分支现象。测试数据表明所研制的设备完全能够满足对生产过程进行检测的需求。关键词：Nd:YAG激光器，调Q，倍频，扩束，光学成像系统，Mach-Zehnder干涉仪IABSTRACTABSTRACTThegenerationof