一、小型长寿命TEA CO_2激光器研制（论文文献综述）
郑凯元[1]（2021）在《腔增强红外气体检测技术与应用》文中研究指明国家中长期科学和技术发展规划纲要,“十三·五”国家科技创新规划,环境领域,都提出重点研究环境监测与预警技术,研制适合我国国情的重大环保仪器设备。我国环境污染,尤其空气污染,日益严重,需要实时在线监测大气质量,因此研制拥有自主知识产权、超高灵敏度、超快响应的气体传感器,对于保障环境质量和工业安全生产具有十分重要的社会价值和科学意义。基于腔增强红外吸收光谱技术（Cavity-enhanced Absorption Spectroscopy,CEAS）的气体传感器,因具有灵敏度高、选择性好、实时检测能力强等优势,满足上述需求。本论文研究了基于两种CEAS技术的气体传感器,即非相干宽带腔增强吸收光谱技术（Incoherent Broadband Cavity-enhanced Absorption Spectroscopy,IBBCEAS）气体传感器和离轴积分腔输出光谱技术（Off-axis Integrated Cavity Output Spectroscopy,OA-ICOS）气体传感器,分别从光学、电学、机械、仿真算法到系统结构开展了诸多研究,并研制了面向车载燃气巡检的ppbv量级甲/乙烷检测系统。内容如下:首先研究了IBBCEAS气体检测技术,具体工作如下:（1）传统的IBBCEAS技术用于检测在可见光波段有强吸收的痕量气体,而气体分子在近红外波段的吸收强度较弱,实现高分辨率的气体探测相对困难,因此本论文研究了基于近红外溴钨灯的高分辨率IBBCEAS技术,结合傅里叶光谱仪,实现了近红外区域高灵敏度的甲烷检测。采用小波去噪算法反演浓度,降低了系统噪声,将灵敏度提高了2倍。（2）IBBCEAS中常用的红外宽带光源,如超连续谱光源、氙灯等,通常价格昂贵、体积大、功耗高。为了克服这些光源的缺点,利用低成本、高能效、结构紧凑且寿命长的近红外发光二极管（Light Emitting Diode,LED）,提出了一种基于近红外LED的便携式宽带腔增强多气体检测技术。使用毫瓦级输出光功率的近红外LED作为IBBCEAS的宽带光源,研制了便携式笼式光学腔,研究了多谱线非线性拟合等IBBCEAS气体传感信号处理方法。在现场应用中,结合锁相放大器和扫描单色仪,检测了甲烷和乙炔双组分气体,结合光纤光谱仪实现了甲烷气体泄漏的快速准确检测。其次研究了OA-ICOS气体检测技术,具体工作如下:（1）为提高OA-ICOS技术的精度和检测多气体能力,建立了基于紧凑型笼式结构的米级光程的近红外OA-ICOS系统。设计的积分腔长度仅为0.06 m,有效吸收光程可达9.28 m。分别采用激光直接吸收光谱（Laser Direct Absorption Spectroscopy,LDAS）和波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）方法测量气体。与LDAS相比,WMS的信噪比提高了10倍,检测灵敏度提高了9倍。（2）进一步结合频分复用波长调制光谱技术,建立了检测乙炔/甲烷双组分气体的OA-ICOS系统。在两种激光波长下（乙炔:1532 nm;甲烷:1653 nm）,同一积分腔的有效光程分别为（乙炔:9.28 m;甲烷:8.56 m）,两种气体的检测下限分别为700 ppbv和850 ppbv。（3）为了在近红外波段实现高灵敏的大气痕量气体检测,建立了公里级光程的OA-ICOS系统。研制的积分腔长度为0.6 m,腔镜反射率为99.972%,有效光程为2150 m,系统的响应时间为0.8 s,对甲烷的检测下限为2.7 ppbv。应用该传感器实现了大气甲烷和水汽的双组分气体检测;同时开展了连续三天长春市大气甲烷浓度监测,验证了该OA-ICOS传感器实时原位测量大气组分的能力。第三,为进一步提高检测灵敏度和扩展应用范围,提出了三种新型的OAICOS气体检测技术,具体工作如下:（1）为了抑制OA-ICOS中的腔模噪声,提出一种双入双出的光腔耦合方法,通过将激光光束一分为二同时入射到积分腔中,多束光在腔中往返传输而不干涉,这样可增加腔模密度,平滑腔模结构,减小腔内相干振荡引起的光强波动,从而抑制腔模噪声,提高信噪比。从理论上分析了分束比和光反射次数对输出强度和腔模线宽的影响,并开展了甲烷检测实验。与常规的单激光束耦合入腔方法相比,双入双出的光腔耦合方法可将信噪比提高2.5倍,灵敏度提高2.2倍。（2）为验证该检测方法的抑制噪声能力,在双入双出基础上,进一步对多入多出的光腔耦合方法进行了数值研究。将入射激光束分为多束,通过准直光纤将每束激光独立耦合到腔中,并将多个腔输出同时耦合到同一探测器中。研究了多入多出中各参数间的关系,仿真分析了噪声抑制因子及腔内的主要噪声类型。与常规的单激光束耦合入腔方法相比,多入多出的方法可将信噪比提高13倍以上。（3）为了实现面向防爆场所的远程气体测量,提出了新型的全光纤连接离轴积分腔/腔反馈波长调制光谱气体检测技术。利用低损耗的光纤耦合方式,将电学和光学模块分离,实现了测控分离,避免了电学模块的本质安全和防爆设计,实现了远距离、防静电、安全的气体检测。其次,通过将第一个腔镜反射的无用光反馈到多模光纤中,进而耦合到单通吸收池中,在一个系统里实现了离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱两种技术,进而扩展了甲烷动态检测范围（15 ppmv-12%）,利用该系统在静态和移动状态下实现了甲烷泄漏的现场监测。最后,为了将实验室研制的传感器系统应用于现场,研制了一套面向车载燃气巡检的离轴积分腔检测系统。利用时分复用技术测量了ppbv量级的甲/乙烷双组分气体,同时该系统具有气体预处理、泄漏源定位等功能。利用反射率为99.99%的腔镜,研制了有效光程为3.5 km的积分腔,结合低噪声电学设计,在近红外波段对甲/乙烷的检测下限分别达到3.4 ppbv和25 ppbv。依托上述研究内容,创新点总结如下:（1）基于高能效近红外LED的宽带腔增强技术。针对氙灯等传统红外宽带光源价格昂贵、体积大、功耗高等问题,利用低成本、高能效、结构紧凑且寿命长的近红外LED,提出了一种基于近红外LED的便携式宽带腔增强多气体检测技术,通过浓度反演等算法,实现宽光谱范围内甲烷等多种气体的快速识别和高分辨率检测。（2）基于多入多出光腔耦合方法的离轴积分腔技术。通过将激光分束耦合入腔,提出了双入双出/多入多出光腔耦合模式用于抑制腔模噪声,实现了更密集、更平滑的腔模结构,实验证明双入双出可将系统信噪比提高2.5倍,灵敏度提高2.2倍,理论仿真表明多入多出系统的信噪比可提高13倍以上。（3）基于全光纤连接离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱技术。为了在防爆场所下实现远距离气体测量,利用光纤耦合方式实现了测控分离,避免了电学模块的本质安全和防爆设计。通过将第一个腔镜反射的无用光反馈到多模光纤中,进而耦合到单通吸收池中,在一个系统里实现了离轴积分腔和腔反馈波长调制光谱两种技术,进而扩展了动态检测范围,实现了远程、变量程的气体检测。（4）基于腔增强技术的气体检测系统的研制与应用。研制了米级到公里级不同光程的积分腔,实现了甲烷、乙烷、乙炔、水汽等多气体检测应用;研制了车载燃气巡检系统,开展了室内外的系统功能验证试验与应用。
王坤阳[2]（2021）在《基于离轴积分腔光谱大气CO2和CH4高精度测量技术研究》文中提出C2和CH4是大气中人为排放浓度最高的两种温室气体,能够吸收太阳和地表的长波辐射,并通过长波辐射重新释到地球的大气层导致全球气候变暖。实时有效地长期监测大气CO2和CH4的浓度,对于制定节能减排的国家发展战略具有重要的意义。随着科学技术的发展,高分辨率和高灵敏度的离轴积分腔输出光谱技术是高精度测量大气CO2和CH4浓度最为有效的手段之一,因此,基于该技术的光谱仪器的研发工作也逐渐成为当前国际研究热点。针对当前“碳达峰”、“碳中和”国家发展战略,高精度大气CO2和CH4浓度分析仪的国产化市场需求迫切。本论文围绕离轴积分腔输出光谱技术（Off-Axis Integrated Cavity Output Spectroscopy,OA-ICOS）进行了深入的调研和分析,开展了基于该技术高精度测量大气CO2和CH4浓度的仪器研发工作。为满足多目标温室气体的同时测量,创新性地研发了基于双路耦合离轴积分腔（Dual-OA-ICOS）测量样机,解决了使用光开关切换所带来的噪声和光开关寿命等问题,为国产高精密多组分大气温室气体分析仪的研制提供了重要的参考。针对Dual-OA-ICOS测量系统的实现,首先,创新性地设计了一种允许激光在X轴和Y轴上离轴±10 mm距离的“双路激光”机械结构,以及一个具有沿光轴方向提供±5°的可调倾斜角的自制准直器。然后,设计了可内嵌高反射率镜片的光学谐振腔,并在腔外设计了左右两端的笼式结构。左端笼式结构可集成“双路激光耦合结构”和自制准直器,其允许1603.2和1651 nm的激光器进入一个光学谐振腔;右端笼式结构可集成聚焦透镜和光电探测器,其允许两路激光的出射光被一个光电探测器接收。最后,为了解决光电探测器上光强叠加的问题,提出了时分复用方法,利用该方法输出了两个具有不同相位的扫描信号波形。运用了基于指数滤波算法对浓度和光谱信号进行滤波。设计了 40分钟的CH4梯度实验来建立系统响应时间和浓度偏差的关系,并结合实际情况选择了合适的权重值。另外,由于激光器在长期的测量过程中容易受到外界环境的影响,导致出现中心波长漂移的现象。因此本文首次提出了一种适用于Dual-OA-ICOS测量系统的波长锁定方法,并通过长达24小时的CH4标气对比实验,采用波长锁定的系统在3100秒时,最小可探测极限为0.39 ppb。研制了一套基于Dual-OA-ICOS的高精度大气CO2和CH4分析仪。设计了保温箱和压力控制系统,以及使用了自制的温度和压力控制电路板来控制光学谐振腔内的温度和压力。对Dual-OA-ICOS高精度大气CO2和CH4分析仪进行了 18小时的温度和压力的稳定性实验,温度的标准偏差1σ为0.37 mK,压力测量的标准偏差1σ为0.005 Torr。在对高精度大气CO2和CH4分析仪进行CO2和CH4浓度标定后,测量了 18小时CO2和CH4原始浓度的标准偏差1σ分别为0.278 ppm和1.794 ppb,滤波浓度标准偏差1σ分别为0.107 ppm和0.733 ppb,测量精度分别提升了 2.6倍和2.4倍。自研的高精度大气CO2和CH4分析仪在中国气象局的浙江临安气象观测站,与美国Picarro公司生产的型号为G2301的温室气体分析仪进行了为期22天的大气CO2和CH4浓度测量的比对实验,结果表明自研分析仪与商用分析仪的浓度测量具有良好的一致性。
陈泽晶[3]（2018）在《含磷光铱（Ⅲ）配合物的双发射聚合物探针的设计、合成及其在生物成像中的应用研究》文中研究表明微环境因子（包括温度、pH、活性氧氮物种等）的平衡对于生命体维持正常的生理活动、生理机能具有至关重要的作用。研究表明,在肿瘤组织或者异常的病理过程中,生命体中的微环境因子会出现失衡的情况。因此,实时精确地监控这些生物体内的微环境因子,可以加深人类对生理过程的认识,从而做到及时预防、诊断、治疗相关疾病。为实现这一目的,发光成像技术作为一种不可或缺的工具被广泛运用。它具有空间分辨率高、灵敏度高、非入侵、可实时监控、操作简单等优点。但是由于其自身的光学成像特性,它也面临着一些重要问题,如成像穿透深度相对较浅,复杂环境中存在背景荧光（生物自发荧光）干扰,成像过程中存在探针浓度不定、激光功率不稳等与分析物不相关的干扰因素。对于在成像中会存在来自于探针浓度不确定、仪器激光功率波动等问题,利用具有自校准功能的比率型检测与成像技术,可以有效避免这些问题;而对于成像中存在背景荧光干扰的问题,可以在成像中使用具有长寿命发射的探针,通过时间分辨发光成像技术将探针的长寿命发光与背景荧光区分,从而减小影响。本论文选择了具有长寿命发射且激发态性质丰富的磷光铱（Ⅲ）配合物作为发光单元,将它们引入到具有良好生物相容性的功能性聚合物中,开发一系列具有双发射性质磷光聚合物探针,实现了对包括温度、pH、活性氧氮在内的微环境因子的高信噪比检测与成像。论文的主要研究内容如下:1、温度响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究利用磷光铱（Ⅲ）配合物激发态对环境极性的敏感性,将两种磷光铱（Ⅲ）配合物引入到对温度具有主动响应性的聚丙烯酰胺中,制备了具有双发射性质的比率型磷光聚合物温度探针P3。借助比率发光成像和时间分辨发光成像技术,成功地将这种双发射磷光聚合物温度探针应用于细胞和斑马鱼体内的温度测量。在斑马鱼体内温度传感实验中,借助时间分辨技术,有效区分来自探针P3的长寿命磷光与来自斑马鱼自身的短寿命荧光,大大地提高了成像的信噪比,首次实现了利用发光温度探针在活体内进行温度的测量。2、pH响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究设计制备了对pH具有主动响应性的磷光铱（Ⅲ）配合物,将其与另一种对pH不响应的磷光铱（Ⅲ）配合物共同引入到水溶性的聚乙烯吡咯烷酮中,构建了能够用于生物体内pH检测的比率型探针P-pH。通过与细胞器染料的共同使用,实现了细胞器酸碱化的可视化。结合寿命成像技术,评估了药物研发中涉及的三种pH调节剂在真实斑马鱼肠道中对环境pH的调节能力。3、过氧亚硝酸根响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究通过结构设计与优化,合成了对过氧亚硝酸根响应的磷光铱（Ⅲ）配合物,制备了具有近红外发射性质的比率型磷光过氧亚硝酸根探针P-ONOO,并将其用于小鼠病理模型的研究中。通过小鼠肝部过氧亚硝酸根的高信噪比成像,揭示了药物诱导肝损伤的发生,并首次在酮康唑（KTZ）诱导的肝损伤中,直接观测到过氧亚硝酸根水平的升高,证明了N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）只能缓解但不能治愈由KTZ诱导的肝损伤,为KTZ诱导肝损伤的机理的研究提供了新的参考。
王旭明,杨峰,董程,薄勇,彭钦军[4]（2019）在《8μm～14μm长波红外相干辐射技术》文中指出8μm～14μm长波红外相干辐射在大气激光遥感与通信、高分辨分子指纹光谱及国家安全等诸多领域具有重要应用价值。概述了几种可获得8μm～14μm相干辐射的光源,主要有CO2气体激光器、半导体量子级联激光器、红外自由电子激光器、红外超连续谱光源和非线性变频中红外固体激光器等。分别介绍了不同技术的基本原理及国内外进展,并分析比较了各自的优缺点、发展方向及应用适用范围。其中,非线性变频中红外固体激光器具有8μm～14μm连续调谐,可飞秒、皮秒、纳秒及连续波运转,重频1Hz～GHz可调的突出优势,且全固化结构、可靠性高、光束质量好,将成为发展实用化与精密化长波红外相干辐射光源的最佳选择。
陶波[5]（2019）在《发动机非稳态燃烧流场二极管激光吸收光谱诊断技术研究》文中研究表明新一代航空发动机（超燃冲压发动机、航空涡轮发动机、脉冲爆震发动机等）正在向宽工况运行以及燃烧多样性方向发展,传统的接触式测量手段已不能满足发动机地面及飞行试验中运行状态在线监测和主动燃烧控制的需求。TDLAS（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy）波长调制吸收（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS-2f）法具有灵敏度高和抗干扰能力强的优势,具备成为高性能发动机研发过程中燃烧组织和控制研究在线监测工具的潜力,是当前该领域国际研究的热点。TDLAS技术是基于激光传输路径上分子的能级共振吸收原理来反演气体流场参数,可用于在线测量发动机燃烧室入口、内部和出口流场的温度、压强、速度、H2O、CO2、O2及主要污染物浓度。目前,常压环境的TDLAS测量方法比较成熟,已发展出具有二维空间分辨测量能力的TDLAT（Tunable Diode Laser Absorption Tomography）技术。但是,对于宽工况运行的发动机非稳态燃烧流场,WMS-2f法还存在两大挑战:第一,宽压强范围使得构建准确的流场参数反演物理模型十分困难;第二,发动机实际燃烧环境对WMS-2f信号干扰十分严重。因此,WMS-2f法在吸收谱线选择、反演物理模型、实验关键技术、数据处理方法等方面还需要进一步的改进和完善。本论文针对新一代航空发动机运行状态在线监测和主动燃烧控制的需求,开展了宽压强范围WMS-2f法测量技术研究,建立了准确的燃烧参数反演物理模型和实时在线测量装置,并成功应用于超燃冲压发动机和航空发动机燃烧室恶劣流场压强、温度、水浓度的在线测量。本文主要研究内容和结论如下:1.TDLAS理论研究工作方面（1）针对发动机宽工况运行环境（压强0.5 atm～30 atm、温度500 K～3000 K）,设计了吸收谱线筛选标准,并利用HITRAN2012和HITEMP2010光谱数据库选出了水在6873.67 cm-1和7450.93 cm-1处的两条吸收谱线作为探测对象。（2）结合Voigt函数和WMS-2f法探测原理分析了压强、温度、组分浓度等参数对WMS-2f信号的影响。结果表明:第一,通过选择合适的波长调制深度,可使WMS-2f信号宽度随压强单调变化,且对温度和组分浓度的变化不敏感;第二,在相同温度下,WMS-2f信号强度随着压强增加而迅速衰减,且不同的吸收谱线其衰减速率不同,进而给WMS-2f法流场参数精确反演带来困难。（3）建立了压强修正的WMS-2f法反演物理模型,给出了具有明确解析计算公式的压强、温度、组分浓度反演方法。与现有的测量模型相比,压强修正测量模型具有数据反演快速的优势,适用于研制实时在线的TDLAS传感器。根据误差传递分析,压强修正反演模型的温度最大偏差可控制在2.1%以内。2.TDLAS实验关键技术研究方面（1）针对高调制频率下二极管激光器动态波长精确测量的难点,研制了高精度、高响应速率的波长测量装置,测量精度可优于0.001 cm-1,响应速率可优于25 MHz。提出了采用特征吸收谱线的方法精确测定标准具自由光谱范围的方法,并利用干涉峰识别和正弦拟合的方式建立了波长反演方法,实现了1 k Hz～500 k Hz波长调制频率下的动态波长和相位的高精度测量。（2）设计了时分复用的WMS-2f法激光器控制波形,建立了时分复用的WMS-2f法测量系统。研制了高温度、高压强、高均匀性的光学标定装置,最高温度1400 K,最高压强35 atm,炉内温度不均匀性小于±3 K。（3）建立了压强修正反演物理模型的标定方法,开展了WMS-2f测量装置的验证实验和不确定度评估。在常压环境下,WMS-2f装置的温度最大相对测量偏差为2.5%;在1 atm～12 atm压强范围内,温度最大相对测量偏差为3.1%。3.发动机现场工程应用技术研究方面（1）研制了小型一体化的WMS-2f法装置,主要由模拟信号产生、激光电流控制、激光温度控制、激光发送与接收、锁相检测等模块组成。（2）针对发动机现场发动机实际燃烧环境下的噪声特点,建立了不同压强下WMS-2f标准谱数据库,提出采用标准谱拟合发动机现场测量的WMS-2f信号谱的数据处理方法,提高了发动机现场数据处理速度并降低了发动机实际燃烧环境中的噪声干扰。（3）为了给CARS（Coherent Anti-stoke Raman Spectroscopy）测温技术提供压强信息,同时便于两种技术的温度测量结果相互比对。研制了一种TDLAS与CARS技术共线探测装置,解决了二者在联合测量时探测区域不一致的问题。（4）提出了采用同步提取WMS-2f信号背景噪声的方法来评估发动机现场应用时的测量不确定度,测量装置在超燃冲压发动机燃烧室中的温度测量精度优于4%。
张延超[6]（2014）在《高重频光泵脉冲太赫兹激光器及稳定控制研究》文中研究说明太赫兹（THz）波具有许多独特的优点，在THz成像、激光雷达、生物医学、基础研究等领域具有极大的应用价值和广阔的应用前景，是目前研究的前沿和热点。在高速THz成像、THz雷达、通信等领域中要求THz激光有较高的脉冲重复频率以及稳定的功率输出。而脉冲光泵THz激光是获得脉冲THz激光的重要手段之一，目前主要采用TEA脉冲CO2激光泵浦THz激光工作介质，虽能获得较高峰值功率的THz激光输出，但是重复频率低，一般不超过1kHz。为获得稳定的THz激光，要求泵浦源的频率偏置并稳定在激光介质共振吸收频率处，泵浦光的频率稳定度将直接影响THz激光的稳定输出。如何获得稳定输出的高重频脉冲THz激光是本文研究的重点，也是本论文的研究目的。本论文的研究工作主要包括理论分析脉冲光泵THz激光动力学过程、高重频脉冲泵浦源的研究、高重频脉冲THz激光系统及稳定控制、旋转F-P标准具的方法测量THz激光波长研究等。论文的主要研究内容如下：（1）采用三能级系统速率方程理论，分析了脉冲光泵CH3OH THz激光的动力学过程。在理论上讨论了旋转法珀（F-P）标准具准确测量THz激光波长及判断THz激光的偏振态的方法。（2）研究了多种高重频光泵THz激光的泵浦源。主要包括双通道光栅选支的"Z"折叠的射频波导CO2激光器，双通道电光调Q "Z"折叠射频波导CO2激光器，射频激励和直流激励的机械斩波调Q CO2激光器。最高重复频率20kHz，调节光栅角度，可在911μm波段选择激光波长。本文选择直流激励斩波调Q CO2激光器作为脉冲光泵THz激光泵浦源，满足高重频（20kHz）、较高峰值功率的要求。（3）为获得理想泵浦源，采用最小脉冲建立时间法主动稳频脉冲泵浦源以及结合偏频锁定技术实现对泵浦激光器的频率偏置和稳定。实验中分别对双通道"Z"折叠射频激励电光调Q CO2激光器和两脉冲光栅选支的射频波导CO2进行主动稳频和偏频锁定实验，获得了良好的实验结果，激光器长期频率稳定度提高至10-8，长期偏频锁定精度±2MHz，验证了该方法的可行性。（4）设计了光泵THz激光振荡器，并采用高重频机械斩波调Q CO2激光器作为泵浦源，通过调整光栅角度，选取不同谱线分别泵浦CH3OH和CH2F2气体，共获得了8条THz激光谱线输出，采用热释电探测器分别探测到重复频率为20kHz的脉冲序列波形，并分别测量了THz激光的平均功率，脉冲峰值功率最高为3.5W，通过旋转F-P标准具的方法测量了4条激光谱线的波长并通过透过率曲线形状判断THz激光偏振态，测量精度0.10.5μm，理论和实验符合较好。（5）采用功率极值法稳定高重频光泵THz激光系统，在系统闭环情况下，158.5μm的THz激光在50分钟内长期稳定于10mW左右，功率漂移约为±1mW，相比开环工作，激光功率稳定度由0.24提高至0.09，激光功率漂移的速度减小了10倍。在功率稳定的情况下，测量了不同镜片对THz激光的透过率以及采用118.8μm的THz激光对包裹的物体进行一维透射成像实验，可分辨出不同材料及不同宽度的物体。
潘其坤[7]（2014）在《放电引发非链式DF激光器关键技术研究》文中研究表明氟化氘（DF）激光器输出波长（3.5～4.1μm）处于大气透射窗口，它是激光雷达、激光光谱学、激光与物质相互作用等领域急需的中波红外激光光源。本文围绕重复频率非链式DF激光器，重点研究了大体积均匀辉光放电，光学谐振腔，重复频率运转及尾气处理等关键技术。在此基础上，进行了DF激光器增益系数测量、光谱特性分析及激光器输出性能优化实验研究，为研制具有实用价值的非链式DF激光器奠定了基础。为了实现大体积均匀辉光放电，研究了火花针紫外预电离放电引发非链式DF激光器（采用LC反转电路）的放电特性。采用电子连续性方程与基尔霍夫回路方程建立了描述DF激光器放电特性的数学模型，并对理论模型进行了实验验证，发现理论与实验结果相符。进而运用该模型仿真获得了有利于提升注入能量的电路参数。为了获得更大间隙的辉光放电，引进了“自引发”放电方式，它采用一种倍压式反转电路和粗糙阴极结构，无需预电离装置即可实现大体积均匀放电。建立了能够描述倍压式反转电路放电特性的数学模型，实验与模拟结果均显示，“自引发”放电引发方式具有实现更大间隙辉光放电的潜力。谐振腔参数对激光器输出性能和抗失调特性影响显着，理论分析了平凹腔光束宽度、远场发散角、失调灵敏度及有效模体积随后反射镜曲率半径的变化关系，获得了最佳的后反射镜曲率半径参数。同时设计了三组正分支非稳定共焦腔参数，并分析了其失调特性。运用烧蚀法分别获得了平凹腔与非稳腔的近、远场光斑，实验测量平凹腔、非稳腔的远场发散角分别为6mrad、1.2mrad。DF激光器在封闭循环运转时，单次充气寿命较短，工作物质的消耗和放电产物的消激发作用是导致激光输出性能下降的主要因素。提出了一种可实时梯次更新工作气体的技术方案，并分析了化学吸附剂消除放电产物中消激发作用最显着的DF分子的可行性方案。采用分子筛吸附剂和工作气体实时更新系统，可有效提升激光器输出稳定性。通过分析DF激光器放电过程中发生的化学反应，发现其工作尾气中的有害成分主要为DF及SF4。进而分析了碱性溶液洗消DF及SF4的原理，并设计了一种小型化尾气洗消装置，处理后的工作尾气可达到国家安全排放标准。考虑了谱线加宽对增益系数的影响，推导了运用变耦合率法计算DF激光器增益系数的算法，并运用该算法实验研究了DF激光器横截面上的二维增益分布。运用DF激光谱线分析仪测量了DF激光器的输出光谱，在3.5～4.1μm范围内测得了22条谱线。对自引发放电非链式DF激光器工作气体参数进行了优化实验，在工作气体配比SF6:D2=8:1，充气总气压为8.1kPa时：获得的最大单脉冲能量为3.6J，脉冲宽度为135ns，峰值功率为26.67MW，电光转换效率为3.1%；50Hz重频运转时获得的最大输出功率为150W，电光转换效率为2.58%，激光脉冲幅值差小于±8%。
陈惠颖[8]（2013）在《TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器初步研究》文中提出太赫兹波段是宏观电子学到微观光子学的过渡区域，因其有许多独特的性质，使其在国家安全、环境探测、军事及通信等领域具有重大的学术价值和广阔的应用前景。本论文采用TEACO2脉冲激光器作为泵浦源，CH3F（氟甲烷）作为工作介质，从理论和实验上对TEACO2激光器9P（20）支线泵浦CH3F分子产生的496μm超辐射THz做了初步研究。理论上：介绍了光泵CH3F产生496μm THz辐射的基本原理，给出了496μm辐射的相关能级结构；根据激光辐射跃迁的三能级速率方程理论，计算了热平衡状态和非平衡状态下吸收系数和增益系数；证明了速率方程理论模型的可行性；用Matlab程序理论仿真了泵浦能量、CH3F工作气压和激光腔长对泵浦光吸收特性的影响。实验上：搭建了TEA CO2激光泵浦CH3F超辐射THz激光系统，获得了频率为0.605THz，波长为496μm，最大能量为0.29mJ的太赫兹辐射；得到了基横模和多横模泵浦条件下泵浦光经过CH3F介质的透过率曲线，其与仿真曲线吻合；利用狭缝法，给出了基横模与多模泵浦时496μm THz光斑的形状和尺寸；给出F-P干涉仪测波长的原理，测量了THz辐射波长；测量了泵浦光和THz辐射的波形和脉宽，给出THz脉冲和泵浦脉冲的时序关系。结合理论和实验研究，改变泵浦模式、泵浦能量、CH3F工作气压分析了THz辐射的工作特性，主要包括：固定工作气压，THz能量和泵浦能量的关系；固定泵浦能量，THz能量与CH3F气压的关系；不同泵浦能量、泵浦模式对CH3F最佳工作气压的影响；不同泵浦模式对THz辐射能量和量子效率的影响。
王元虎[9]（2010）在《快调谐TEA CO2单纵模激光及注入锁频技术研究》文中认为单纵模TEA CO2激光器因其具有窄线宽、高功率、可调谐、对人眼安全等优点,广泛应用于光泵浦远红外激光器、分子光谱学、速度测量以及大气遥感监测等诸多领域中。当其用于CO2差分吸收雷达（DIAL）时,由于具有极好的单色性和相干性,可以实现外差探测。与直接探测CO2 DIAL相比,外差探测CO2 DIAL探测距离更远,探测灵敏度更高,并且可以同时获得目标的速度信息,这些优点使得国外在二十世纪八十年代就开始对其进行研究。外差探测CO2 DIAL的关键技术之一就是要求使用频率稳定的单纵模TEA CO2激光器,作为发射机的振荡源,鉴于此,本文从理论上和实验上对TEA CO2激光器获得单纵模激光技术及频率锁定技术进行了研究。首先导出了可以描述TEA CO2激光器动力学过程的六温度振动转动模型,利用该模型对单纵模TEA CO2激光器的输出特性进行了分析,讨论了混合气体压强、气体成分、气体温度、输出耦合镜反射率以及谐振腔长对输出激光的影响,为TEA CO2激光器的优化设计提供了理论依据。研制了一台高重复频率可调谐TEA CO2激光器。对激光器的电极面型、预电离方式以及放电电路进行了分析和计算,建立了CLR放电电路的理论模型,并且根据激光器实际工作参数利用该模型对放电过程进行了模拟,揭示了气体激光器脉冲放电的规律。当激光器单横模运转时,可获得四个谱区共77支谱线的调谐输出,最强支谱线基横模输出能量达到350mJ,M2=1.21。为了获得较大范围内单纵模激光的高功率可调谐输出,提出一种多干涉仪谐振腔结构。从三镜腔实现单纵模激光的机理出发,基于场方程和自洽场理论,对采用多干涉仪谐振腔获得单纵模激光的特性进行了分析和计算,讨论了影响激光器选单纵模能力的因素。实验上采用这种谐振腔结构实现了TEA CO2单纵模激光的输出,得到10.6μm单纵模激光最大输出能量为324mJ,激光器可以实现69支谱线单纵模激光的调谐输出。在相同的实验条件下,与其它的干涉型谐振腔相比,使用多干涉仪谐振腔得到的单纵模激光的能量和调谐范围均有较大提高。为了实现稳定的单纵模激光的快速调谐输出,进行了快调谐TEA CO2激光器注入锁频技术的研究。理论上将六温度振动模型与注入场方程耦合,考虑转动动力学及谐振腔模式间的相互作用,得到了注入锁频TEA CO2激光器的理论计算模型,并采用此模型计算了不同条件下注入锁频激光器的输出特性。实验上首先采用扭转模腔实现了弱支谱线单纵模激光的输出,9.77μm单纵模激光的输出能量达到47mJ,有效地解决了TEA CO2激光器中增益较弱谱线单纵模难以稳定输出的问题,同时也为注入锁频奠定了基础。然后通过缩短激光脉冲建立时间的方法来控制连续种子激光器与脉冲激光器之间实现纵模匹配,实现了TEA CO2激光器的注入锁频,并对频率锁定时和失锁时输出激光的特性进行了研究。最后设计了一种新型的快调谐机制,解决了激光器快调谐输出时的重复定位精度问题,并且利用这种方法实现了10.28μm锁频激光和9.77μm单纵模激光的快调谐输出。
张晓皓[10]（2010）在《射频激励板条CO2激光器信号检测与人机界面设计》文中研究说明射频激励板条CO2激光器在激光加工领域得到了广泛的应用。要使射频激励板条CO2激光器能够长时间稳定的运转,必须对激光器信号进行精确的检测与控制。本文旨在分析设计大功率激励板条CO2激光器人机界面和信号检测系统。研究了大功率射频激励板条CO2激光器信号检测系统的气压检测、整机各部分温度的检测、光功率的检测、水流量和水压的检测、激光器射频电源的检测以及人机界面的设计。具体包括以下内容:（1）设计了射频激励板条CO2激光器整机检测系统。分析了射频激励板条CO2激光器的水路系统,气路系统和光路系统结构。根据激光器的系统结构和原理设计了激光器检测系统总体框架、水冷却系统水流量和水压力信号的检测方案、光功率检测方案、真空系统信号的检测方案、激光器整机温度信号的检测方案和实验。根据激光器检测系统的要求进行了传感器的选型,安装和检测电路的设计。（2）设计了激光器射频电源信号的检测系统。研究了自激式电子管射频电源的主要参数。根据射频电源的原理设计了射频电源检测系统总体框架、射频入射功率,反射功率检测方案和屏极高电压的检测方案,进行了传感器的选型和检测电路的设计。（3）设计了射频激励板条CO2激光器触摸屏人机操作界面。根据激光器信号检测控制系统的要求进行了人机界面触摸屏的选型,详细分析了MT506型人机界面的特性。设计并完成了激光器控制系统各功能在触摸屏上的实现。根据激光器控制系统的要求和工作原理用九个菜单界面的设计完成了系统的控制,报警,显示,保护和通信功能。
二、小型长寿命TEA CO_2激光器研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、小型长寿命TEA CO_2激光器研制（论文提纲范文）
（1）腔增强红外气体检测技术与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 红外气体光电检测技术的分类和发展现状 |
| 1.2.1 直接吸收光谱检测技术 |
| 1.2.2 可调谐二极管激光吸收光谱检测技术 |
| 1.2.3 光声光谱检测技术 |
| 1.2.4 腔衰荡吸收光谱检测技术 |
| 1.2.5 腔增强吸收光谱检测技术 |
| 1.3 宽带腔增强光电检测技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 宽带腔增强技术的国内外研究现状 |
| 1.3.2 宽带腔增强应用的国内外研究现状 |
| 1.3.3 宽带腔增强技术的未来展望 |
| 1.4 离轴积分腔光电检测技术的国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 本论文主要的研究内容 |
| 第2章 基于宽带腔增强吸收光谱的气体检测技术与应用 |
| 2.1 宽带腔增强气体检测原理与系统构成 |
| 2.1.1 红外气体检测的原理 |
| 2.1.2 宽带腔增强技术的理论 |
| 2.1.3 宽带腔增强系统的构成 |
| 2.2 宽带腔增强气体检测的光学系统 |
| 2.2.1 基于近红外溴钨灯的宽带腔增强系统 |
| 2.2.2 基于近红外LED的宽带腔增强系统 |
| 2.3 宽带腔增强气体检测的信号处理方法 |
| 2.3.1 腔镜反射率校准方法 |
| 2.3.2 气体浓度反演方法 |
| 2.3.3 基于LabVIEW的多谱线拟合方法 |
| 2.3.4 用于信号处理的小波去噪算法 |
| 2.4 宽带腔增强系统的气体检测性能与应用 |
| 2.4.1 基于溴钨灯的高分辨率甲烷检测 |
| 2.4.2 基于LED的单/多组分及甲烷泄漏检测 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于离轴积分腔输出光谱的气体检测技术与应用 |
| 3.1 离轴积分腔气体检测原理与系统构成 |
| 3.1.1 离轴积分腔技术的理论 |
| 3.1.2 离轴积分腔系统的构成 |
| 3.2 离轴积分腔气体检测的光学系统 |
| 3.2.1 米级光程的离轴积分腔光学系统 |
| 3.2.2 公里级光程的离轴积分腔光学系统 |
| 3.3 离轴积分腔气体检测的电学系统 |
| 3.3.1 离轴积分腔电学信号的处理方法 |
| 3.3.2 基于Lab VIEW的数字锁相放大器 |
| 3.3.3 吸收信号的去噪算法 |
| 3.4 离轴积分腔系统的气体检测性能与应用 |
| 3.4.1 基于米级光程腔的气体检测性能 |
| 3.4.2 基于频分复用技术的气体检测性能 |
| 3.4.3 基于公里级光程腔的气体检测性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于新型离轴积分腔输出光谱的气体检测技术与应用 |
| 4.1 基于双入双出离轴积分腔输出光谱的气体检测技术 |
| 4.1.1 理论分析与建模 |
| 4.1.2 双入双出气体检测系统 |
| 4.1.3 气体检测性能 |
| 4.1.4 比较与讨论 |
| 4.2 基于多入多出离轴积分腔输出光谱的气体检测技术 |
| 4.2.1 多入多出气体检测系统的设计 |
| 4.2.2 光场/模场理论建模仿真 |
| 4.2.3 结果与讨论 |
| 4.3 基于全光纤连接离轴积分腔/腔反馈波长调制光谱的气体检测技术 |
| 4.3.1 全光纤连接气体检测系统 |
| 4.3.2 气体检测性能 |
| 4.3.3 检测甲烷气体泄漏的应用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 面向车载燃气巡检的ppbv量级甲/乙烷检测系统 |
| 5.1 甲烷/乙烷吸收线 |
| 5.2 系统整体设计 |
| 5.2.1 甲乙烷检测系统 |
| 5.2.2 时分复用多气体检测方法 |
| 5.3 光学系统 |
| 5.3.1 高反射率腔镜 |
| 5.3.2 光学积分腔 |
| 5.4 电学系统 |
| 5.4.1 激光器的驱动电路 |
| 5.4.2 供电电源转换电路 |
| 5.4.3 探测器的光电转换电路 |
| 5.4.4 后置信号放大电路 |
| 5.4.5 温度和压力控制电路 |
| 5.5 气体检测性能 |
| 5.5.1 甲烷检测性能 |
| 5.5.2 乙烷检测性能 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于离轴积分腔光谱大气CO2和CH4高精度测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 研究背景与意义 |
| 1.1 大气温室气体 |
| 1.1.1 CO_2的来源及影响 |
| 1.1.2 CH_4的来源及影响 |
| 1.1.3 大气CO_2和CH_4的观测发展历程 |
| 1.2 CO_2和CH_4的原位测量技术 |
| 1.2.1 气相色谱法 |
| 1.2.2 非分散红外光谱法 |
| 1.2.3 激光吸收光谱技术 |
| 1.3 研究目标和主要工作内容 |
| 第二章 积分腔输出光谱技术原理 |
| 2.1 吸收光谱基本原理 |
| 2.1.1 Beer-Lambert定律 |
| 2.1.2 谱线线型 |
| 2.2 波长调制光谱技术 |
| 2.2.1 波长调制理论 |
| 2.2.2 压力校准模型 |
| 2.3 积分腔输出光谱的理论研究 |
| 2.3.1 光学谐振腔理论 |
| 2.3.2 积分腔输出光谱理论 |
| 2.3.3 积分腔的腔模结构 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 Dual-OA-ICOS测量系统设计 |
| 3.1 吸收光谱线的选择 |
| 3.2 双路光学结构设计 |
| 3.3 时分复用方法 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 Dual-OA-ICOS测量系统优化和实现 |
| 4.1 Dual-OA-ICOS测量系统中的噪声分析 |
| 4.1.1 探测器噪声 |
| 4.1.2 激光过量噪声 |
| 4.1.3 干涉条纹 |
| 4.1.4 腔模式噪声 |
| 4.2 Dual-OA-ICOS测量系统中的滤波算法 |
| 4.2.1 浓度滤波算法 |
| 4.2.2 光谱信号滤波算法 |
| 4.3 激光器波长锁定方法 |
| 4.4 噪声源对系统的性能提升分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 Dual-OA-ICOS样机的集成和应用 |
| 5.1 Dual-OA-ICOS样机的集成原理图 |
| 5.2 基于Dual-OA-ICOS样机的标定实验 |
| 5.3 基于Dual-OA-ICOS样机的稳定性实验 |
| 5.3.1 样机温度和压力的稳定性分析 |
| 5.3.2 样机测量CO_2和CH_4的稳定性分析 |
| 5.4 基于Dual-OA-ICOS样机的比较实验分析 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（3）含磷光铱（Ⅲ）配合物的双发射聚合物探针的设计、合成及其在生物成像中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 生物成像技术简介 |
| 1.1.1 发光成像技术 |
| 1.1.1.1 显微光学成像系统 |
| 1.1.1.2 活体动物成像系统 |
| 1.1.2 发光探针的发光机理 |
| 1.1.2.1 斯托克斯位移发光机理 |
| 1.1.2.2 反斯托克斯位移发光机理 |
| 1.1.3 发光成像中的检测方式 |
| 1.2 比率型发光探针的研究进展 |
| 1.2.1 比率型发光探针的设计原则 |
| 1.2.2 比率型发光探针的构建策略及应用 |
| 1.2.2.1 比率型小分子发光探针的介绍 |
| 1.2.2.2 比率型纳米/聚合物发光探针的介绍 |
| 1.3 时间分辨发光探针的研究进展 |
| 1.3.1 时间分辨光学检测与成像原理 |
| 1.3.1.1 时间门成像 |
| 1.3.1.2 发光寿命成像 |
| 1.3.1.3 时间门发光成像与发光寿命成像的对比 |
| 1.3.2 时间分辨光学检测与成像探针的介绍 |
| 1.3.2.1 多种长寿命发光材料 |
| 1.3.2.2 磷光过渡金属配合物 |
| 1.4 论文设计思路 |
| 第二章 温度响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验药品与试剂 |
| 2.2.2 实验仪器与方法 |
| 2.2.3 橙光铱(Ⅲ)配合物的合成与表征 |
| 2.2.4 蓝绿光铱(Ⅲ)配合物的合成与表征 |
| 2.2.5 聚合物的合成与表征 |
| 2.2.6 细胞培养 |
| 2.2.7 细胞毒性 |
| 2.2.8 细胞成像 |
| 2.2.9 斑马鱼培养 |
| 2.2.10 斑马鱼成像 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 磷光聚合物的设计、合成与表征 |
| 2.3.2 磷光配合物及聚合物的光物理性质 |
| 2.3.3 磷光聚合物的温度响应性 |
| 2.3.4 磷光聚合物作为生物探针的性能评估 |
| 2.3.5 细胞内的温度传感与成像 |
| 2.3.6 斑马鱼体内的温度传感与成像 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 pH响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验药品与试剂 |
| 3.2.2 实验仪器与方法 |
| 3.2.3 铱(Ⅲ)配合物探针的合成与表征 |
| 3.2.4 模型铱(Ⅲ)配合物的合成与表征 |
| 3.2.5 聚合物的合成与表征 |
| 3.2.6 理论计算 |
| 3.2.7 细胞培养 |
| 3.2.8 细胞毒性 |
| 3.2.9 细胞成像 |
| 3.2.10 斑马鱼培养 |
| 3.2.11 斑马鱼成像 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 磷光配合物探针光物理性质的研究 |
| 3.3.2 磷光聚合物p H探针的性质研究 |
| 3.3.3 细胞内的p H传感与成像 |
| 3.3.4 斑马鱼肠道内pH传感与成像 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 过氧亚硝酸根响应型双发射磷光聚合物的构建及其在生物体内的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验药品与试剂 |
| 4.2.2 实验仪器与方法 |
| 4.2.3 铱(Ⅲ)配合物探针的合成与表征 |
| 4.2.4 模型铱(Ⅲ)配合物的合成与表征 |
| 4.2.5 优化后的探针配合物的合成与表征 |
| 4.2.6 聚合物的合成与表征 |
| 4.2.7 理论计算 |
| 4.2.8 细胞培养 |
| 4.2.9 细胞毒性 |
| 4.2.10 细胞成像 |
| 4.2.11 小鼠培养 |
| 4.2.12 小鼠成像 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 磷光配合物探针的设计与研究 |
| 4.3.2 磷光聚合物ONOO探针的性质研究 |
| 4.3.3 细胞内过氧亚硝酸根的传感与成像 |
| 4.3.4 小鼠体内氧亚硝酸根的传感与成像 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 部分化合物的核磁与质谱数据 |
| 附录2 攻读博士学位期间撰写的论文 |
| 附录3 攻读博士学位期间申请的专利 |
| 附录4 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（4）8μm～14μm长波红外相干辐射技术（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 基于激光效应实现8μm～14μm相干辐射 |
| 1.1 CO2气体激光器 |
| 1.2 半导体量子级联激光器 |
| 1.3 红外自由电子激光器 |
| 2 基于非线性频率变换实现8μm～14μm相干辐射 |
| 2.1 红外超连续谱光源 |
| 2.2 非线性变频中红外固体激光器 |
| 3 结束语 |
（5）发动机非稳态燃烧流场二极管激光吸收光谱诊断技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状及挑战 |
| 1.2.1 TDLAS技术发展历程 |
| 1.2.2 燃烧诊断中的应用现状 |
| 1.2.3 波长调制吸收法反演物理模型现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.3.1 论文研究难点及思路 |
| 1.3.2 论文主要研究内容 |
| 2 TDLAS技术原理 |
| 2.1 激光吸收光谱基本理论 |
| 2.1.1 比尔-朗伯定律 |
| 2.1.2 谱线的线型函数 |
| 2.2 波长扫描直接吸收法 |
| 2.2.1 测量系统构成 |
| 2.2.2 信号强度影响因素分析 |
| 2.2.3 流场参数测量原理 |
| 2.3 波长扫描调制吸收法 |
| 2.3.1 测量系统构成 |
| 2.3.2 锁相检测基本原理 |
| 2.3.3 流场参数测量原理 |
| 2.4 TDLAS两种测量方法对比 |
| 2.5 小结 |
| 3 波长调制吸收法理论研究 |
| 3.1 吸收谱线选择 |
| 3.1.1 HITRAN光谱数据库简介 |
| 3.1.2 吸收组分和谱线选择 |
| 3.2 波长调制吸收法影响因素 |
| 3.2.1 理论分析 |
| 3.2.2 波长调制深度对调制吸收光谱的影响 |
| 3.2.3 温度对调制吸收光谱的影响 |
| 3.2.4 组分浓度对调制吸收光谱的影响 |
| 3.2.5 压强对调制吸收光谱的影响 |
| 3.3 压强修正反演物理模型 |
| 3.3.1 模型建立过程 |
| 3.3.2 模型误差分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 波长调制吸收法实验关键技术研究 |
| 4.1 激光器动态波长响应特性 |
| 4.1.1 高速率、高精度波长测量装置研制 |
| 4.1.2 测量参数及数据反演方法 |
| 4.1.3 典型测量结果及分析 |
| 4.2 测量系统构成及在线数据处理 |
| 4.2.1 复用技术种类及优缺点 |
| 4.2.2 时分复用技术激光控制波形 |
| 4.2.3 时分复用的波长调制吸收法测量系统 |
| 4.2.4 实时在线数据处理程序设计 |
| 4.3 标定源研制和标定方法 |
| 4.3.1 高温度、高压强、高均匀性标定源 |
| 4.3.2 压强修正反演物理模型的标定 |
| 4.3.3 压强修正模型验证及不确定度分析 |
| 4.4 小结 |
| 5 发动机现场工程应用技术研究 |
| 5.1 发动机实际燃烧环境数据处理方法研究 |
| 5.1.1 发动机现场噪声来源分析 |
| 5.1.2 数据处理方法及结果 |
| 5.2 小型一体化测量装置研制 |
| 5.2.1 总体方案设计 |
| 5.2.2 小型一体化装置测量效果 |
| 5.3 CARS技术共线探测装置 |
| 5.4 小结 |
| 6 发动机燃烧流场参数诊断研究 |
| 6.1 双模态超燃冲压发动机诊断研究 |
| 6.1.1 隔离段温度空间分布测量 |
| 6.1.2 发动机燃烧室运行诊断结果 |
| 6.1.3 TDLAS与 CARS共线测量结果 |
| 6.2 航空涡轮发动机诊断研究 |
| 6.2.1 涡轮发动机降压模拟燃烧室诊断实验 |
| 6.2.2 涡轮发动机加力燃烧室诊断实验 |
| 6.3 发动机现场测量不确定评估方法 |
| 6.4 小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 主要创新点 |
| 7.2 主要结论和建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（6）高重频光泵脉冲太赫兹激光器及稳定控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 光泵太赫兹激光的发展概况 |
| 1.3 太赫兹激光波长的测量方法 |
| 1.4 泵浦源频率稳定控制研究现状 |
| 1.5 本文研究的主要内容 |
| 第2章 光泵太赫兹激光器原理及旋转法珀标准具法测量激光波长 |
| 2.1 光泵太赫兹激光器的结构 |
| 2.2 激光基本理论 |
| 2.3 脉冲光泵太赫兹激光器动力学过程 |
| 2.3.1 跃迁选择定则 |
| 2.3.2 谱线加宽 |
| 2.3.3 脉冲光泵太赫兹激光速率方程 |
| 2.3.4 速率方程的求解 |
| 2.4 旋转法珀法测量太赫兹激光波长及偏振态 |
| 2.4.1 扫描F-P干涉仪测量THz激光波长 |
| 2.4.2 旋转F-P镜法测量THz激光波长 |
| 2.4.3 多波长太赫兹激光波长测量讨论 |
| 2.4.4 太赫兹激光的偏振态 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高重频太赫兹激光器泵浦源的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双通道"Z"折叠射频激励波导CO_2激光器 |
| 3.2.1 双通道"Z"折叠射频激励波导CO_2激光器的设计 |
| 3.2.2 激光输出实验 |
| 3.3 双通道"Z"折叠电光调Q射频波导CO_2激光器的实验研究 |
| 3.3.1 激光器结构 |
| 3.3.2 电光调Q工作过程 |
| 3.3.3 实验结果 |
| 3.4 高重频机械斩波调Q射频波导CO_2激光器的研究 |
| 3.4.1 激光器结构 |
| 3.4.2 实验结果及讨论 |
| 3.5 机械斩波直流激励CO_2激光器 |
| 3.5.1 激光器结构 |
| 3.5.2 实验结果 |
| 3.6 方波导CO_2激光器的小孔选模研究 |
| 3.6.1 矩形波导CO_2激光横模结构 |
| 3.6.2 含小孔光阑的谐振腔结构 |
| 3.6.3 实验结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 泵浦源的频率稳定控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 泵浦激光频率和太赫兹激光强度的关系 |
| 4.3 脉冲建立时间法稳频 |
| 4.3.1 激光频率调谐范围 |
| 4.3.2 脉冲建立时间法主动稳频原理 |
| 4.4 "Z"折叠电光调Q射频波导CO_2激光器的主动稳频 |
| 4.4.1 实验装置 |
| 4.4.2 实验结果 |
| 4.5 双通道电光调Q CO_2激光器的偏频锁定和主动稳频 |
| 4.5.1 偏频锁定原理 |
| 4.5.2 偏频锁定实验及结果 |
| 4.5.3 偏频锁定和主动稳频实验 |
| 4.6 双脉冲CO_2激光的偏频锁定 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 高重频光泵太赫兹激光器研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光泵太赫兹激光器结构 |
| 5.2.1 太赫兹振荡器结构 |
| 5.2.2 光泵太赫兹激光谐振腔调整 |
| 5.3 脉冲光泵CH3OH 太赫兹激光输出 |
| 5.3.1 增益开关脉冲CO2激光泵浦太赫兹激光输出 |
| 5.3.2 高重频脉冲光泵太赫兹激光输出 |
| 5.4 高重频脉冲光泵CH2F2 太赫兹激光输出 |
| 5.4.1 9P(10)支泵浦CH2F2 |
| 5.4.2 9R(32)和9R(34)支CO2激光泵浦CH2F2 |
| 5.5 旋转F-P测量太赫兹激光波长及偏振态 |
| 5.5.1 实验装置 |
| 5.5.2 波长测量及偏振态的测量 |
| 5.5.3 结果分析及系统改进 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 高重频光泵太赫兹激光器的稳定控制及应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 太赫兹激光稳定控制系统 |
| 6.2.1 脉冲信号放大器及整流器 |
| 6.2.2 太赫兹激光稳定输出控制原理 |
| 6.3 太赫兹激光稳定控制实验及结果 |
| 6.4 材料透过率测试 |
| 6.5 太赫兹激光一维透射成像实验 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）放电引发非链式DF激光器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 非链式脉冲 DF 激光器发展现状 |
| 1.2 非链式脉冲 DF 激光器辐射原理 |
| 1.3 放电引发非链式 DF 激光器的关键技术 |
| 1.4 本文的研究意义及结构安排 |
| 第2章 DF 激光器放电技术 |
| 2.1 火花针紫外预电离放电技术 |
| 2.2 自引发放电技术 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 DF 激光器光学谐振腔 |
| 3.1 稳定腔光学参数设计 |
| 3.2 非稳腔光学参数设计 |
| 3.3 光学谐振腔实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 重复频率运转技术 |
| 4.1 封闭循环重频运转实验 |
| 4.2 基态 DF 分子清除技术 |
| 4.3 工作气体实时补充技术 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 DF 激光器尾气处理技术 |
| 5.1 尾气的主要成分及其危害 |
| 5.2 尾气有害成分的消除 |
| 5.3 放电生成产物小型化处理装置 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 非链式 DF 激光器实验研究 |
| 6.1 小信号增益测试 |
| 6.2 DF 激光器光谱特性 |
| 6.3 DF 激光器重频运转优化实验 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间学术成果情况 |
| 指导教师及作者简介 |
| 致谢 |
（8）TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器初步研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 THz 波研究的目的和意义 |
| 1.2 THz 源简介 |
| 1.3 光泵浦 THz 气体激光器的国外研究状况 |
| 1.3.1 探索发现新的工作介质和新谱线 |
| 1.3.2 连续光泵浦 THz 气体激光器的发展 |
| 1.3.3 脉冲光泵浦 THz 气体激光器的发展 |
| 1.4 光泵浦 THz 气体激光器的国内研究状况 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 第2章 光泵浦 THz 激光的理论研究 |
| 2.1 光泵浦 THz 激光速率方程理论模型 |
| 2.1.1 激光理论简介 |
| 2.1.2 速率方程理论模型的建立 |
| 2.1.3 速率方程理论模型的分析与讨论 |
| 2.1.4 速率方程理论仿真与分析 |
| 2.2 496μmTHz 激光的理论仿真与结果分析 |
| 2.2.1 相关参数的计算 |
| 2.2.2 工作介质吸收特性仿真与分析 |
| 2.2.3 最佳腔长仿真与分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 光泵浦 496μm THz 激光器实验研究 |
| 3.1 光泵浦超辐射 THz 激光系统装置 |
| 3.2 CH_3F 分子吸收特性研究 |
| 3.2.1 基横模泵浦下的吸收特性研究 |
| 3.2.2 多横模泵浦下的吸收特性研究 |
| 3.3 泵浦光和 496μm THz 激光光斑测量 |
| 3.3.1 泵浦光光斑测量 |
| 3.3.2 THz 激光光斑测量 |
| 3.4 泵浦光和 496μm THz 激光脉宽测量 |
| 3.5 496μmTHz 辐射的波长测量 |
| 3.5.1 波长测量的原理 |
| 3.5.2 F-P 干涉仪测量 THz 波长 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 影响 THz 能量输出因素的实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不同泵浦模式与 496μm THz 输出的关系 |
| 4.2.1 多横模泵浦 THz 输出能量的研究 |
| 4.2.2 基横模泵浦 THz 输出能量的研究 |
| 4.3 多横模与基横模泵浦的比较 |
| 4.3.1 最佳气压和输出能量的比较 |
| 4.3.2 能量转化效率的比较 |
| 4.3.3 量子效率的比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）快调谐TEA CO2单纵模激光及注入锁频技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 单纵模TEA CO_2 激光器的研究进展 |
| 1.2.1 短腔法获得单纵模激光 |
| 1.2.2 饱和吸收法获得单纵模激光 |
| 1.2.3 混合增益区获得单纵模激光 |
| 1.2.4 种子光注入获得单纵模激光 |
| 1.2.5 干涉谐振腔获得单纵模激光 |
| 1.3 频率锁定技术的研究进展 |
| 1.3.1 偏频锁定 |
| 1.3.2 注入锁频 |
| 1.4 外差探测CO_2 DIAL 研究进展 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第2章 CO_2 激光器动力学过程研究 |
| 2.1 CO_2 激光器振动动力学过程 |
| 2.1.1 CO_2 激光不同振动模之间的能量转移 |
| 2.1.2 气体动能随时间变化的速率方程 |
| 2.1.3 腔内光强随时间变化的速率方程 |
| 2.2 CO_2 激光器转动动力学过程 |
| 2.3 六温度模型计算结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 可调谐TEA CO_2 激光器件优化设计 |
| 3.1 TEA CO_2 激光器放电室 |
| 3.1.1 电极设计及均匀场分析 |
| 3.1.2 紫外预电离 |
| 3.2 高压脉冲激励电路 |
| 3.3 触发控制系统 |
| 3.4 TEA CO_2 激光器输出性能的研究 |
| 3.4.1 输出激光能量 |
| 3.4.2 输出激光脉冲波形 |
| 3.4.3 实验与计算结果比较 |
| 3.4.4 单横模激光调谐输出 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 干涉型谐振腔实现单纵模激光研究 |
| 4.1 三镜腔获得单纵模激光 |
| 4.1.1 三镜腔腔参数的计算 |
| 4.1.2 三镜腔实现单纵模激光实验研究 |
| 4.2 多干涉仪谐振腔获得单纵模激光 |
| 4.2.1 多干涉仪谐振腔理论计算 |
| 4.2.2 两种特殊情形 |
| 4.3 单纵模激光输出实验研究 |
| 4.3.1 Michelson 谐振腔实现单纵模激光 |
| 4.3.2 Fox-Smith 谐振腔实现单纵模激光 |
| 4.3.3 多干涉仪谐振腔实现单纵模激光 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 快调谐TEA CO_2 激光器注入锁频技术研究 |
| 5.1 扭转模腔选单纵模输出 |
| 5.2 TEA CO_2 激光器注入锁频的理论研究 |
| 5.2.1 注入锁频激光器的动力学模型 |
| 5.2.2 注入锁频特性分析 |
| 5.2.3 模式匹配分析 |
| 5.3 种子光注入实现单纵模激光实验研究 |
| 5.4 频率锁定实验研究 |
| 5.5 外差探测原理性实验研究 |
| 5.5.1 激光外差原理 |
| 5.5.2 实验研究 |
| 5.5.3 激光器双波长调谐输出 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）射频激励板条CO2激光器信号检测与人机界面设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 射频激励板条C02 激光器的发展与应用 |
| 1.2 射频激励板条C0_2 激光器检测系统 |
| 1.3 可编程逻辑控制器（PLC）在激光器检测系统中的应用 |
| 1.4 本文研究的主要内容及意义 |
| 2 激光器整机检测系统 |
| 2.1 射频激励板条C0_2 激光器的系统结构 |
| 2.2 检测系统总体方案设计 |
| 2.3 传感器选型与检测电路的设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电子管式射频激光电源信号检测 |
| 3.1 射频电源的原理和主要参数 |
| 3.2 射频功率检测 |
| 3.3 屏极高电压检测 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 激光器系统人机界面设计 |
| 4.1 激光器人机界面功能设计 |
| 4.2 激光器人机界面触摸屏 |
| 4.3 人机界面各菜单的设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 全文结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、小型长寿命TEA CO_2激光器研制（论文参考文献）
- [1]腔增强红外气体检测技术与应用[D]. 郑凯元. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于离轴积分腔光谱大气CO2和CH4高精度测量技术研究[D]. 王坤阳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]含磷光铱（Ⅲ）配合物的双发射聚合物探针的设计、合成及其在生物成像中的应用研究[D]. 陈泽晶. 南京邮电大学, 2018(02)
- [4]8μm～14μm长波红外相干辐射技术[J]. 王旭明,杨峰,董程,薄勇,彭钦军. 激光技术, 2019(06)
- [5]发动机非稳态燃烧流场二极管激光吸收光谱诊断技术研究[D]. 陶波. 西北工业大学, 2019(04)
- [6]高重频光泵脉冲太赫兹激光器及稳定控制研究[D]. 张延超. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [7]放电引发非链式DF激光器关键技术研究[D]. 潘其坤. 中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所), 2014(08)
- [8]TEA CO2激光泵浦CH3F气体THz激光器初步研究[D]. 陈惠颖. 哈尔滨工业大学, 2013(03)
- [9]快调谐TEA CO2单纵模激光及注入锁频技术研究[D]. 王元虎. 哈尔滨工业大学, 2010(08)
- [10]射频激励板条CO2激光器信号检测与人机界面设计[D]. 张晓皓. 华中科技大学, 2010(03)