[发明专利]多通道主动式激光诊断仪

说明书

本发明公开了一种用于激光等离子体光学诊断仪，尤其是一种多通道主动式激光诊断仪。该诊断仪包括激光发生单元；反射单元；可调式变焦距系统；次级成像单元；分光单元；形状测量单元；电子密度、速度测量单元；磁场测量单元；数据信号处理单元。本诊断仪采用激光作为探针光照射待测物体，通过分光技术，可以多通道测量待测样品的阴影图像、干涉条纹特征图像、法拉第旋转图像。通过变焦距系统，可灵活调节待测物的空间距离和放大率。本发明结构设计简单、紧凑，便于移动，整体性强。同时利用平板电脑或笔记本电脑作为数据信号单元简单快速实时获得最终数据，使得操作简单，保证工作效率，有利于等离子体状态的研究。

技术领域

本发明公开了一种用于激光等离子体光学诊断仪，尤其是一种多通道主动式激光诊断仪。

背景技术

传统的等离子体光学诊断设备存在功能较单一，对探针光的信息利用率不够高，数据处理耗时长，操作不灵活，移动不便等缺陷。尤其在研究强激光驱动产生的等离子体和脉冲放电等离子体状态时，通过多通道主动式激光诊断仪获得等离子体信息显得尤为重要。

对激光等离子测量技术而言，通常采用的办法是将探针激光和产生等离子体的主激光时间同步，然后通过调节探针光与主激光的时间差来研究激光等离子体的动力学演化特征。这里的激光驱动产生的等离子体即待测物，它是由主激光与靶材料相互作用产生的。对脉冲放电等离子体测量技术而言，通常的办法是将探针激光和产生放电等离子体的强脉冲电压时间同步，然后通过调节探针光与强脉冲电压的时间差来研究放电等离子体的动力学演化特征。这里的强脉冲电压驱动金属电极产生的放电等离子体即待测物。

对同一等离子体如果能够同时获取不同物理量信息，往往可以准确判断等离子体状态。主动式诊断技术可以对同一待测等离子体进行远距离、多种倍数的放大，在不同放大倍数下得到待测物同种物理量信息之间的对比结果。如果不采用多通道主动式诊断技术，而待测等离子体在探针光通过前后不能保证同一性就会造成单通道测量误差。因此，保证所测量的物理量具有同时性，并从某一时刻的探针光中尽可能多的获取信息，就显得尤为重要。这里利用多通道主动式激光诊断技术、法拉第旋转效应以及Normaski干涉原理可以分别获得待测等离子体的形状、等离子体轴向自生磁场和等离子体密度、速度信息。

干涉条纹移动数目N与等离子体密度n_e有关(式1)，法拉第转角α与激光强度及轴向自生磁场有关(式2，3)

激光等离子体光学诊断仪是一个多通道主动式的多功能的激光诊断仪。它可以从一束探针光中简单快速的获取等离子体的阴影图像、等离子体轴向自生磁场信息和等离子体电子密度及速度的信息，这样不仅提高了探针光信息的利用率，而且又保持了其同时性。

发明内容

为了克服等离子体光学诊断设备对探针光的信息利用率不高，数据处理耗时长，操作不灵活，移动不便等缺陷的技术问题，本发明提供一种多通道主动式激光诊断仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多通道主动式激光诊断仪，包括激光发生单元、反射单元、变焦单元、次级成像单元；分束单元、形状测量单元、电子密度及速度测量单元、磁场测量单元、信号处理单元。

激光发生单元包括：

激光器；

第一偏振片；所述激光器发出的激光作为探针光入射到所述一第一偏振片，通过第一偏振片变为偏振光；

一第一衰减片；根据实验需求更换合适透过率的光学衰减片；

待测物；

反射单元，改变偏振的探针激光信号的传播方向；

变焦单元，一种可调式变焦距系统，偏振的探针激光经变变焦单元可灵活调节与待测物的空间距离和放大率，保证成像的位置不变；