飛秒CARS在燃燒測溫中的應(yīng)用研究.pdf

1、相干反斯托克斯拉曼散射(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering,CARS)技術(shù)由于具有不干擾流場、信號強(qiáng)度高、空間譜分辨率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于燃燒場溫度的測量。隨著超短脈沖激光技術(shù)的發(fā)展,以飛秒激光作為光源,通過引入時(shí)間變量的飛秒CARS技術(shù)在降低非共振背景噪聲、忽略光源的脈沖抖動影響的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高了燃燒測溫的時(shí)空分辨率。飛秒單脈沖CARS技術(shù),因其具有高信號采集頻率等優(yōu)點(diǎn),能夠?qū)崿F(xiàn)對湍流和瞬態(tài)

2、燃燒場毫秒量級的動態(tài)監(jiān)測與分析,在燃燒場瞬態(tài)測溫的工作中發(fā)揮獨(dú)特的優(yōu)勢。
　　理論上從麥克斯韋方程組和物質(zhì)方程出發(fā),通過引入時(shí)間變量,推導(dǎo)了飛秒時(shí)間分辨CARS的表達(dá)式。為了探究實(shí)驗(yàn)中未知的激光參數(shù)(脈沖寬度和形狀)、泵浦光和斯托克斯光在時(shí)間零點(diǎn)處的延遲時(shí)間,以及光源能量強(qiáng)度的抖動對時(shí)間分辨CARS信號的影響,分別在理論上模擬300K的飛秒時(shí)間分辨CARS信號,通過分析尋找更為可靠的擬合方案,以減少未知變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果精度的影響。<

3、br>　　實(shí)驗(yàn)上,搭建了一套飛秒CARS測溫裝置,獲取了飛秒CARS測溫信號。將美國相干公司輸出的800nm飛秒激光分為兩部分,一部分作為斯托克斯光,另一部分利用OPA調(diào)諧為670nm作為泵浦光和探測光,在時(shí)間分辨延遲系統(tǒng)前后引入光闌對解決了光路漂移對CARS信號穩(wěn)定性的影響;設(shè)計(jì)一套相位匹配方案降低凸透鏡的球面像差對三束光空間重合的影響;利用易出信號的蓋玻片確保三束入射光在時(shí)間、空間的完全重合;將CARS信號利用光纖探頭輸入到信號采集