[发明专利]一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法

摘要

本发明公开了一种利用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置与方法，属于超快激光传感技术领域，利用燃烧场中飞秒光丝核区高强度特性产生非线性频率转换，原位产生光谱位于紫外区域的三次谐波。燃烧场中颗粒物对三次谐波进行散射，利用侧向收集的散射信号强弱可以得到燃烧场中颗粒物的分布信息。这种基于燃烧场中超快激光成丝产生三次谐波作为泵浦源的光散射技术将应用于燃烧环境下颗粒物的远程原位监测领域，具有可远程探测、低损耗的突出优点，极其适用于复杂燃烧环境下如高温高压燃烧场的颗粒物的分析。

主权项

1.一种应用强场激光检测火焰内颗粒物分布的装置检测火焰内颗粒物分布的方法，其特征在于，所述装置包括飞秒激光放大器(1)、二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)、平凸透镜(6)、酒精灯(7)、三维精密位移平台(8)、双凸透镜(9)及配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)；其中，飞秒激光放大器(1)输出的激光依次经过竖直放置的二分之一波片Ⅰ(2)、偏振片(3)、介质膜高反射镜(4)、二分之一波片Ⅱ(5)及平凸透镜(6)后，在平凸透镜(6)后形成飞秒激光光丝；三维精密位移平台(8)放置于平凸透镜(6)的焦点位置范围内，酒精灯(7)放置在三维精密位移平台(8)上，三维精密位移平台(8)的三维方向上均采用手动调节；在激光传播方向的垂直方向上放置双凸透镜(9)，双凸透镜(9)与飞秒激光光丝的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪(10)的狭缝与双凸透镜(9)的垂直距离为双凸透镜(9)的二倍焦距，从而构成2f-2f成像系统；所述方法其具体步骤如下：/n(1)、将燃料填充到的酒精灯中，体积为酒精灯容积的三分之二，将酒精灯放置在三维精密位移平台上；/n(2)、将飞秒激光放大器的重复频率调节为1Hz-1000Hz，通过旋转二分之一波片Ⅰ2并使用功率计测试激光功率，调整飞秒激光放大器的单脉冲能量为0.5mJ-4.0mJ；/n(3)、飞秒激光放大器产生的飞秒激光依次经过竖直放置二分之一波片Ⅰ、偏振片、介质膜高反射镜、二分之一波片Ⅱ及平凸透镜后形成飞秒激光光丝，通过调节三维移动平台调节酒精灯位置，使其灯芯处于光丝的正下方，垂直距离为5mm-40mm；/n(4)、点燃酒精灯，光丝在火焰内部产生三次谐波，在侧向双凸透镜处收集经火焰内颗粒物散射的三次谐波至配有增强电荷耦合器件的光栅光谱仪的狭缝中，进行火焰内颗粒物散射的三次谐波光谱的采集。/n