应用于等离子体密度测量的全光纤m-z干涉仪研究

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1、UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目应用于等离子体密度测量的全光纤M-Z干涉仪研究学科专业光学工程学号201221170121作者姓名郑天策指导教师吴云峰副觀独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

2、贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：if;、豕曰期：>/纟年$月yy曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此#〜、曰期：从亿年工月曰分类号密级注1UDC学位论文应用于等离子体密度测量的全光纤M-Z干涉仪研究（题名和副题名）郑天策（作者姓名）指导教师吴云峰

3、副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2015.03.20论文答辩日期2015.05.20学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月23日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFALLFIBERM-ZINTERFEROMETERUSEDINTHEPLASMADENSITYMEASUREMENTAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMaj

4、or:OpticalEngineeringAuthor:ZhengTianceAdvisor:WuYunfengSchool:SchoolofEnergyScienceandEngineering摘要喷气式Z箍缩等离子体是实现受控核聚变的可能途径之一。Z箍缩装置发射出的脉冲等离子体可以作为高能驱动源轰击氘氚靶源实现惯性约束聚变的燃料点火。为了便于理解该装置的辐射行为，脉冲等离子体密度的测量一直是这一领域研究的重点内容。激光干涉法与其他技术相比具有动态响应范围大，精度高，可以实现对等离子体密度的非接触测量等优点而受到广泛关注。但由光学分立元

5、件和空间光路构成的激光干涉仪具有结构复杂，光路调校难度大，对环境要求苛刻等缺点，在现场应用难度大。光纤技术的快速发展使得高性能的光纤无源器件可以替代光学分立元件完成光学系统的搭建，这样的系统结构简单，除激光探针外所有的光路都在光纤内部，调校简单，可以适应复杂的应用环境。本文研制了用于脉冲等离子体密度测量的全光纤Mach-Zehnder激光干涉仪较好地满足了脉冲等离子体密度的测试需求。论文对用于等离子体密度测量的电磁探针技术，微波诊断技术，光谱诊断技术以及激光诊断技术进行了分析比较，对Michelson干涉系统和Mach-Zehnder干涉

6、系统进行了研究，从而选择了更适合于脉冲等离子体密度测量的Mach-Zehnder干涉系统方案。深入分析了Mach-Zehnder干涉仪的工作原理，对关键器件的原理以及参数进行了详细分析和计算。在此基础上，设计研制了满足脉冲等离子体密度测量的全光纤Mach-Zehnder激光干涉仪。论文还对干涉仪光路匹配、激光器光纤耦合调校以及光纤准直器的空间对准等干涉仪的关键调试方法进行了详细讨论，将干涉仪用于现场测量，得到了良好的实验结果。研制的全光纤激光干涉仪选用的激光波长为632.8nm，可以对密度在1316-310~10cm范围内的等离子体进行单

7、点的密度测量，时间分辨率为1μs，相对误差在2%以内，空间分辨率为0.5mm。据我们所知，这是国内首次将全光纤激光干涉仪用于脉冲等离子体密度测量。关键词：光纤马赫-曾德尔干涉仪，脉冲等离子体密度，干涉诊断，拍波，正交解调IABSTRACTGas-puffZ-pinchplasmaisoneofthepossiblewaystomakethecontrollednuclearfusioncometrue.Z-pinchplasmadevicecanbeusedasahighenergydrivesourcebombardingdeuteri

8、umandtritiumtargetsourceforinertialconfinementfusionforthefuelignition.Inordertounderstandtherad