[实用新型]高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断系统

说明书

本实用新型提供了一种高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断系统，该激光光纤干涉仪诊断系统采用光纤耦合器，减少了开放式光束系统中光学平台及其它光学器件的使用，进而结构简单，成本低。并且，该激光光纤干涉仪诊断系统利用光纤的可弯曲和易扩展特性，可使光电探测器足够远离待测等离子体区域，避免了等离子体产生过程的电磁干扰对测量的影响。

技术领域

本实用新型涉及等离子体密度诊断技术领域，更具体地说，涉及一种高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断系统。

背景技术

干涉测量法作为一种“非入侵式”测量等离子体密度的方法已经十分成熟，干涉法测量等离子体密度的干涉仪有很多种类型，可大致分为两类：空间分辨干涉仪和时间分辨干涉仪。

目前用于测量等离子体密度的干涉仪通常被构建为开放式光束系统，即该系统中的相干光在自由空间中传播，其主要具有反射镜、分束器和探测器等器件。

但是，在诸多情况下，开放式干涉仪对等离子体密度演变的准确记录十分困难，特别是等离子体密度变化幅度很小时，条纹偏移非常小，这就意味着需要干涉仪在时间尺度上非常稳定，稳定的时间尺度需远大于研究中的时间，用于消除背景噪声，如外部支撑结构的机械振动和光束传播光路中气流的干扰。为了消除这些干扰，开放式光束干涉仪系统需要固定在消除振动的大型光学平台上，甚至还需要将光路放置于隔绝周围空气的管道中。

并且，用于测量高密度等离子体的激光位于可见光及近红外波段，传统上开放式光束干涉仪系统使用气体激光器，如He-Ne激光器进行干涉实验，由于激光器波长展宽主要来源于激光器激励过程中的能级细微变化，即与能级系统的热噪声密切相关，传统气体激光器的热噪声很大导致出射激光的频率(波长)展宽较宽，通常能达到100MHz以上，无法进行零拍测量等离子体密度，为了降低激光展宽需要额外增加精密的Fabry-Perot系统进行滤波。

另外，采用外差法进行等离子体密度测量的技术可以降低激光源的展宽要求，但是，需要增加频率展宽很窄的声光调制器(一般调制频率为40MHz-80MHz，展宽小于100Hz)，参考光和待测光进入混频器进行混频，再经过I-Q鉴相器进行相位解调，该外差法方案结构复杂，价格昂贵，进而导致测量等离子体密度的干涉仪结构复杂，且价格昂贵。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断系统，技术方案如下：

一种高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断系统，所述激光光纤干涉仪诊断系统包括：激光器、第一光纤耦合器、衰减器、第一光功率计、第二光功率计、第二光纤耦合器、第一至第三光电探测器以及信号处理装置；

其中，所述激光器用于输出相干激光；

所述第一光纤耦合器用于将所述相干激光分束为信号光束和参考光束；

所述信号光束用于依次通过待测等离子体区域、所述第一光功率计和所述第二光纤耦合器；

所述参考光束用于依次通过所述衰减器、所述第二光功率计和所述第二光纤耦合器；

所述第二光纤耦合器用于将三路输出端分别连接至所述第一至第三光电探测器；

所述信号处理装置用于对所述第一至第三光电探测器的输出电压信号进行解析以获得所述待测等离子体的密度参数；

其中，通过调节所述衰减器以使进入所述第二光纤耦合器的所述信号光束的光强和所述参考光束的光强相等。

优选的，在上述激光光纤干涉仪诊断系统中，所述激光器为超窄线宽激光器；

所述超窄线宽激光器用于从单模光纤中输出所述相干激光。

优选的，在上述激光光纤干涉仪诊断系统中，所述超窄线宽激光器的线宽小于3kHz。