聚變等離子體MIR診斷系統(tǒng)3mm準光光路研究.pdf

1、能源供應與人類社會的發(fā)展密切相關。對化石能源的大規(guī)模利用，使得人類進入了工業(yè)時代。人類社會日益發(fā)展的物質文化需求使化石能源逐漸枯竭，并且造成嚴重污染威脅了人類的生存環(huán)境?？煽睾司圩冏鳛橐环N解決能源問題的重要途徑，難點就在于其反應條件?，F在主要通過磁約束和慣性約束兩種方式來來實現對核聚變的控制。磁約束裝置中，托卡馬克是中一種較為理想的裝置。近年來各國對托卡馬克裝置中的核聚變的研究有著許多進展。各種基于微波反射技術的診斷儀器也被用于托卡馬克

2、中的等離子體診斷。
　　對磁約束等離子體中異常輸運的研究，關系到磁約束核聚變的實現。而對等離子體中電子密度擾動的測量是理解異常輸運特性的關鍵。微波反射成像（MIR）是新發(fā)展的測量等離子體中電子密度擾動的方法。微波反射成像結合了微波反射法（Microwave Reflectometry）和準光成像技術，能夠實現對等離子體密度擾動信息的成像，是對磁約束等離子體進行診斷的重要手段。微波反射成像與常規(guī)微波反射診斷系統(tǒng)的差別是使用了準光學系

3、統(tǒng)，因此對微波反射成像系統(tǒng)的準光光路的設計是系統(tǒng)設計中的重要一環(huán)。在準光光路的設計中，波前曲率半徑的匹配和高斯波束束斑的半徑是設計的關鍵。
　　本論文首先介紹了光學成像理論，對光學系統(tǒng)產生的像差進行分類敘述，介紹了毫米波準光技術中高斯束的傳播特性，詳細敘述了微波反射成像技術的基本理論，作為準光光路設計的理論依據。在此基礎上設計了采用透鏡的3mm微波反射成像系統(tǒng)準光光路，并利用CODE-V光學仿真軟件進行仿真。此套系統(tǒng)實現了2cm到