[发明专利]一种等离子体电子密度测量装置

说明书

本发明公开了一种等离子体电子密度测量装置，包括第一太赫兹固体源、第二太赫兹固体源、干涉仪光路等器件；干涉仪光路用于将第一固体源产生的光束输出至第一探测器；其还用于将第一固体源产生的光束输出至第二探测器；干涉仪光路用于将第二固体源产生的光束输出至第一探测器；其还用于将第二固体源产生的光束输出至经过等离子体的角反射镜，以使第二探测器接收由角反射镜返回的光束；第一探测器和第二探测器用于得到合束信号，以供装置根据合束信号计算等离子体电子密度。本发明实施例提供的等离子体电子密度测量装置布局紧凑，使用光学器件较少，无需使用大型支架，便于在大型等离子体实验装置上设计及安装，运行稳定，运行维护成本低。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是涉及一种等离子体电子密度测量装置。

背景技术

在磁约束聚变实验装置和空间等离子体实验模拟与研究装置中，等离子体电子密度都是至关重要的物理参数，几乎所有实验装置都要求能够在等离子体物理实验研究中准确而快速的测量等离子电子密度。

在现有技术中，远红外波段的光源适用于托卡马克聚变实验装置，是国内外干涉仪系统中适用最多的光源，但该波段的光源以往都是使用体积大，输出稳定性不高的气体激光器，如文章“Xu Qiang et al.2008Plasma Sci.Technol.10 519”所述的，在EAST托卡马克实验装置上发展的HCN干涉仪系统，使用了谐振腔长度为3米的HCN激光器，该激光器为电激励的气体激光器，使用转动光栅调制差频信号，整个激光器系统体积较大，需要占用较大面积的实验空间，激光器的功率输出不稳定，需要在运行时不断调节功率输出，并且转动光栅调制的差频频率较低，使整个干涉仪的时间分辨率较低；又例如文章“H Q Liu etal.2013JINST 8C11002”所述，在EAST托卡马克实验装置上发展了11道的偏振干涉仪系统，该系统使用了3台进口的二氧化碳泵浦甲酸激光器作为光源，该光源的功率输出较为稳定，使用双激光器原理，差频可以达到兆赫兹量级，时间分辨率也较高，但是整个激光器系统需要建设面积较大的具有恒温恒湿减振效果的激光洁净室，且使用双激光器原理进行差频输出的该系统，差频输出也需要在实验运行时由工作人员随时调节，增加了运行成本。最近国内发展的空间等离子体实验模拟与研究装置(Space Plasma Environment ResearchFacility)，其预计产生的等离子体密度也在远红外波段的干涉仪的探测范围内，如文章“Q.M.Xiao et al.2020JINST 15P11026”所示，给出了一套在该装置上设计的HCN干涉仪系统，同样使用了HCN激光器作为光源，并专门为该系统建设了一间激光洁净室。

由此可见，如何设计一款结构紧凑，体积较小，运行稳定的等离子体电子密度测量装置已成为现如今本领域技术人员所要亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种等离子体电子密度测量装置，以解决上述缺陷，通过设计等离子体电子密度测量装置的具体结构，实现了紧凑的系统布局，为空间等离子体的密度测量和实验模拟研究提供了可靠的测量数据。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种等离子体电子密度测量装置，包括第一太赫兹固体源、第二太赫兹固体源、干涉仪光路、等离子体、角反射镜、第一探测器和第二探测器；

所述第一太赫兹固体源的光信号发送端与所述干涉仪光路连接，所述干涉仪光路用于将所述第一太赫兹固体源产生的光束输出至所述第一探测器；所述干涉仪光路还用于将所述第一太赫兹固体源产生的光束输出至所述第二探测器；

所述第二太赫兹固体源的光信号发送端与所述干涉仪光路连接，所述干涉仪光路用于将所述第二太赫兹固体源产生的光束输出至所述第一探测器；所述干涉仪光路还用于将所述第二太赫兹固体源产生的光束输出至经过所述等离子体的所述角反射镜，以使所述第二探测器接收由所述角反射镜返回的光束；

所述第一探测器和所述第二探测器用于对各自接收到光束进行合束得到合束信号，以供所述等离子体电子密度测量装置根据所述合束信号计算等离子体电子密度。