中国石油大学(华东)控制科学与工程学院, 山东 青岛 266580
针对目前甲烷遥测装置因光学准直固定,在不同检测环境使用时不能进行动态调整的问题,在光路准直设计中引入了电控可变焦透镜,实现了光路自动准直。测试结果表明,针对不同的检测距离和辅助目标,通过改变电控可变焦透镜的驱动电流可实现快速变焦,在动态调节激光光束发散效果的同时可使遥测装置的接收光功率最大化,其接收光功率相比无变焦透镜接收光功率可提高1.7倍以上,同时可提高检测系统的信噪比。针对变焦透镜在遥测应用中出现的新问题,如重力效应引起的光束偏转效应,提出了形变模型,并进行了理论计算和仿真分析。使用甲烷气袋进行泄漏模拟测试,通过Allan方差分析得到:当积分时间为18 s时,极限标准差达到1.51×10 -6。对装置进行实地测量,测试距离为52.2 m,检测到楼道空气中存在4.95×10 -6浓度(体积分数)的甲烷气体。该研究展示了使用电控可变焦透镜实现光路自动准直和优化在气体泄漏遥测装置中的可行性与应用价值。
测量 甲烷遥测 自动光学准直 电控可变焦透镜 光束重力偏转效应 光学学报
2020, 40(18): 1812001
1 山东大学信息科学与工程学院山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 青岛266237
2 山东省科学院激光研究所, 山东 济南250014
3 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南250100
使用磷酸钛氧钾(KTiOPO4,KTP)晶体,采用斯托克斯参量振荡器与太赫兹波表面垂直出射的斯托克斯参量放大器相结合的实验方案,获得了大能量的太赫兹波输出。抽运源是调Q脉冲激光器,输出波长为1064.2 nm,脉宽为7.5 ns,脉冲重复频率为1 Hz。斯托克斯光波长为1086.2 nm,抽运光与斯托克斯光的夹角为4.4°,太赫兹波频率为5.7 THz。抽运光路上的延时装置可以保证抽运光脉冲与待放大斯托克斯光脉冲有很好的时间重合性。当抽运光脉冲能量为770 mJ、待放大斯托克斯光脉冲能量为16.8 mJ时,放大后斯托克斯光脉冲能量为185.4 mJ,太赫兹波脉冲能量最大为6.4 μJ。
太赫兹技术 太赫兹波 受激电磁耦子散射 磷酸钛氧钾晶体
1 山东大学信息科学与工程学院山东省激光技术与应用重点实验室, 山东 济南 250100
2 山东大学晶体材料国家重点实验室, 山东 济南 250100
报道了一种基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器的运转特性, 非线性晶体为MgO∶LiNbO3, 太赫兹波采用垂直表面耦合的输出方式, 斯托克斯环形腔由3个腔镜和MgO∶LiNbO3晶体的全反射面构成。抽运源为调Q脉冲激光器, 其输出波长为1064.2 nm, 脉冲宽度为7.5 ns。当抽运脉冲能量为105.5 mJ、斯托克斯光输出镜的透过率为20.1%时, 获得的太赫兹波脉冲能量使得示波器的输出电压为3.3 V, 对应的斯托克斯光脉冲能量为16.1 mJ, 抽运脉冲能量阈值约为10 mJ。在相同的抽运条件下, 将基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器、种子注入式太赫兹参量产生器与环形腔结构的无种子注入式太赫兹参量振荡器的输出能量和抽运脉冲能量阈值进行比较。结果表明, 基于环形腔结构的种子注入式太赫兹参量振荡器具有较高的输出能量及较低的抽运脉冲能量阈值, 当抽运脉冲能量较小时, 其在输出能量方面的优势更明显。
非线性光学 参量过程 固体激光器 太赫兹 中国激光
2017, 44(10): 1014001