[发明专利]测量碳烟颗粒物动力学过程的飞秒激光泵浦探测系统及方法

摘要

本发明公开了一种测量燃烧场中碳烟颗粒物超快动力学过程的飞秒激光泵浦探测光学系统及测量方法，属于燃烧场光学诊断技术领域，本发明将激光放大器系统产生的中心波长为800nm近红外飞秒激光分束，一束经聚焦透镜聚焦形成光丝作为泵浦光，另一束经过紫外飞秒激光脉冲产生单元，得到267nm飞秒激光脉冲作为探测光，调整激光光路使泵浦光和探测光空间重合并通过测试燃烧场内部；通过数字延时信号发生器使激光器、光学延迟单元、相机、计算机数据采集程序同步运行，在不同的泵浦探测延时条件下,记录探测紫外光在燃烧场中碳烟颗粒的侧向散射光谱；利用所测散射光谱，获得散射信号强度随泵浦光与探测光时间延迟的动态变化关系，得到燃烧场中碳烟颗粒物超快的动力学信息。

主权项

1.测量碳烟颗粒物动力学过程的飞秒激光泵浦探测系统，其特征在于，包括飞秒激光放大器(1)、分束片(2)、第三高反镜(12)、第四高反镜(13)、第二光学延迟线(14)、第一聚焦透镜(15)、第二聚焦透镜(16)、第三二向色镜(17)、火焰(18)、双凸透镜(19)、光栅光谱仪(20)、信号发生器(21)、计算机(22)、紫外飞秒激光脉冲产生单元(23)；其中，所述飞秒激光放大器(1)输出的近红外飞秒激光经过分束片(2)进行分束，分束产生两束激光，其中能量大的激光光束经过紫外飞秒激光脉冲产生单元(23)得到紫外飞秒激光脉冲作为探测激光光源；产生的探测激光光源依次经过第三高反镜(12)和第一聚焦透镜(15)；能量小的激光光束，则作为泵浦光源，依次经过第四高反镜(13)、第二光学延迟线(14)和第二聚焦透镜(16)；经过第一聚焦透镜(15)的探测激光光源和经过第二聚焦透镜(16)的泵浦光源通过第三二向色镜(17)合束，调整第一聚焦透镜(15)和第二聚焦透镜(16)的位置使泵浦光产生的光丝与探测光的焦点位置重合形成探测紫外飞秒激光；调整火焰(18)位置，使重合后的探测紫外飞秒激光经过火焰，使用焦距为双凸透镜(19)基于2f‑2f成像系统对探测紫外飞秒激光的散射光进行成像，光栅光谱仪(20)进行收集散射光谱；信号发生器DG535(21)为光栅光谱仪(20)提供触发信号源，确保飞秒激光脉冲输出与光谱采集之间的同步；通过计算机(22)可实现对第二光学延迟线(14)的控制以及散射光谱的采集与数据存储。