1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院等离子体物理研究所，安徽 合肥 230031
设计了一台可输出1064 nm和532 nm激光脉冲的高能高频激光器，分别用于EAST汤姆逊散射诊断系统对芯部区域和边界区域等离子体电子温度和密度的诊断。该激光器采用电光调Q、卡塞格林非稳腔以及氙灯泵浦脉冲放大器实现频率为100 Hz的3.5 J@1064 nm激光输出。通过两级半导体侧泵浦模块对基频光能量放大，输出激光能量5.5 J@1 064 nm。通过理论计算和分析，确定泵浦模块的放大能力，并与实验结果进行对照。采用LBO晶体对基频光进行倍频，输出能量为3 J@532 nm的脉冲激光，倍频效率为55%。输出基频光光斑直径约为14.51 mm，脉冲宽度11.90 ns，倍频光光斑直径约为17.81 mm，脉冲宽度9.92 ns，激光脉冲呈超高斯平顶分布。重复频率从1~100 Hz可调，汤姆逊散射诊断的空间分辨率达10 ms，为芯部和边界输运垒等微观物理问题的研究提供了条件。
固体激光器 汤姆逊散射诊断 Nd:YAG 倍频 solid-state laser Thomson scattering diagnosis Nd: YAG frequency doubling 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220002
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100049
利用光纤湍流测量系统获得了合肥西郊科学岛上气象观测场内下垫面平坦的水面上方0.48 m、草地上方1.8 m和23 m高处的大气折射率起伏的观测数据, 采用R/S分析法计算了近地层大气光学湍流的赫斯特指数和分形维数, 统计分析了分形维数的日变化特征及概率分布特征。结果表明: 对于一天的不同时段, 分形维数在一定范围内动态变化, 且中午时段相对稳定; 在三种下垫面条件下, 全天分形维数的值大多在1.3~1.4之间, 其最可几概率位于1.35处, 从均值来看, 草地上方1.8 m的分形维数最大, 水面上方0.48 m次之, 草地上方23 m处最小。最后, 初步探讨了近地层大气光学湍流分形维数、间歇性指数和湍流发展程度的相关性。
大气光学 大气光学湍流 赫斯特指数 分形维数 间歇性 atmospheric optical atmospheric optical turbulence Hurst exponent fractal dimension intermittency 强激光与粒子束
2014, 26(2): 021010
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
根据大气光学湍流的光纤干涉测量技术原理及其信号表现形式，提出了一种基于希尔伯特(Hilbert)变换的动态相位差解调算法。数值模拟结果表明，该算法能够解调出波形相位差和符合湍流频谱特征的随机相位差，且绝对误差小于10－3，与相关法的解调结果一致。两者对比分析表明，Hilbert变换算法无需设定相关长度，对信号无平滑效应，因而能够更好地反映信号的频率特性。该研究为湍流随机相位差的检测提供了一个新方法。
大气光学 湍流随机相位差 希尔伯特变换 相关法 数值模拟
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究中心, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
根据大气光学湍流的光纤干涉测量技术原理及其信号表现形式，针对湍流相位变化的随机性和复杂性，提出了能够实时解调湍流随机相位差的相关解调算法，数值模拟了固定相位差、波形相位差以及符合湍流频谱特征的随机相位差的解调。结果表明，此算法的绝对误差小于10－3，满足湍流测量的要求。该研究为实现光学湍流相位差的动态检测提供了必要的理论方法。
大气光学湍流 随机相位差 相关解调算法 数值模拟
