相干反斯托克斯喇曼光谱单脉冲测量火焰温度

根据火箭发动机燃烧流场诊断的需要 ,介绍了一种非接触式的光学诊断技术———相干反斯托克斯喇曼光谱 (简称CARS)。从理论上分析了温度、浓度和压力对CARS光谱线型的影响 ;对单脉冲和多脉冲测量的方法进行了比较 ;在平面火焰炉上对液化石油气 /空气的预混火焰进行了氮分子CARS测温实验 ,对实验结果进行了分析 ,并对下一步的工作提出了设想。

相干反斯托克斯喇曼散射光谱的理论计算

介绍了 CARS光谱模拟计算的公式推导 ,给出了 CARS光谱计算的理论计算公式 。

宽带相干反斯托克斯喇曼散射法诊断固体燃剂燃烧场

报道了采用单次脉冲非稳腔空间增强探测-相干反斯托克斯喇曼散射(USEDCARS)技术诊断常压下固体燃剂瞬态燃烧场温度和氮气浓度。采用宽带USEDCARS技术,在固体燃剂瞬态燃烧场获得了较高信噪比的单次激光脉冲氮气Q支CARS实验谱,用CARS理论计算软件拟合CARS实验谱,给出了固体燃剂瞬态燃烧场温度和氮气浓度在不同高度的分布,固体燃剂燃烧场温度约2250K、氮气相对浓度16%～20%。

扫描相干反斯托克斯喇曼显微镜

在生物学和应用显微术领域中进行的那些工作，表明对确定细胞和亚细胞规模（〈1μm）的样品中特殊分子种类的空间分布的能力相当感兴趣。利用调谐到特征振动频率的红外辐射能够很好地识别不同的化学种娄．但它的空间分辨率被红外光的波长所限制、约为几个微米。通常不能分辨细胞或较小的结构。用着色法或用可见光、紫外光照明荧光剂能获得较好的化学种类的空间分辨率，但这些技术仅仅限于某些物质，并且需要把药剂引入样品中。

阻尼最小二乘算法CARS光谱温度拟合

为了解决相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)光谱CARSFT计算程序在温度拟合过程中,对初值依赖大、测量光谱信噪比差、不易收敛的问题,通过分析非线性迭代算法,采用了阻尼最小二乘算法对氮气CARS光谱进行温度拟合。针对CARS理论光谱计算公式较为复杂的特点,采用数值差分的方式来获得迭代计算时所需要的设计矩阵。分析了横向偏移、纵向偏移和温度三个主要参量对拟合残差的影响,发现纵向偏移的初值设置对温度拟合影响较大。拟合温度2000K时的标准理论CARS光谱,设置偏离较大的初始值,采用阻尼最小二乘法获得了较好的结果。迭代计算167步后,温度拟合为2 005.6K,残差为0.027 463。拟合光谱信噪比较差的CARS光谱,阻尼最小二乘法也能稳定收敛。结果验证了阻尼最小二乘法对初值的依赖不大,并且当拟合谱信噪比较差时也能收敛,可用于在恶劣环境下CARS测量光谱的拟合。

聚合物电致发光器件工作层热效应的喇曼光谱研究

以喇曼光谱和红外测温仪为表征手段,研究了聚合物电致发光器件在施加不同电流密度的工作条件下器件内部热效应对器件老化的影响.通过实验得到器件内发光层的斯托克斯喇曼信号和反斯托克斯喇曼信号强度的比值,代入波尔兹曼方程计算得到该层对应的温度,从而达到精确测量器件内部工作温度的目的.通过对器件施加0～169mA/cm2的电流密度,发现器件内部工作温度逐渐升高,最终达到有机层的玻璃化转变温度后,发光层材料发生相变,变成游离状的液态,这种状态不稳定,造成发光层材料的局部缺陷,使得器件阴阳极短接导致器件短路,从而发光失败.实验表明喇曼光谱是一种探测薄膜器件内部工作层温度的有效手段.

CARS光谱测温及仪器狭缝函数对测量的影响

设计了一种利用光参量振荡器 (OPO)来代替染料激光器的宽带相干反斯托克斯喇曼散射 (CARS)光谱测温实验装置。为了提高CARS测量温度的精度 ,测量和分析了检测系统中狭缝函数对测量结果的影响 ,确定了狭缝函数的具体形式。将测量结果与热电偶读数比较 ,发现在温度范围 30 0K～ 12 0 0K内 ,温度测量的不确定度小于 2 %。

氮气CARS理论光谱简化计算及应用

基于量子理论,对相干反斯托克斯喇曼散射(CARS)的机理进行了探讨,对氮气分子喇曼散射截面、不同能级分子布居数密度差、振转配分函数及三阶非线性极化率的计算进行了讨论。对氮气CARS理论光谱的计算进行了合理简化,并给出了计算模型。仿真结果表明,适当的简化能显著提高理论光谱计算速度。计算结果与其他文献中未简化的氮气CARS计算结果较接近,能用于CARS测量。设计了单脉冲CARS装置,并用简化模型进行了不同压力条件下实验研究。理论光谱分辨率0.1 cm-1,光谱采样频率10 Hz,单次测量时间10 ns,测量误差小于10%。

CARS光谱测温技术的三种理论模型研究

本文在分析了相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)光谱测温技术的基本原理上,引入了CARS光谱测温技术中的三种理论光谱模型:Q支振转CARS谱,S支转动CARS光谱和时间分辨CARS谱。利用计算机进行了三种理论光谱的计算,建立了随温度变化的CARS光谱库。

获取生物分子完整拉曼谱的时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射方法的理论研究

利用半经典理论分析了三束中心频率不同的窄线宽激光光场在样品中的相互耦合过程,得到一组描述相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程的耦合波方程。结合时间分辨方法的原理,得到了描述使用窄线宽激光脉冲的时间分辨CARS(T-CARS)方法的耦合波方程。采用数值模拟方法研究了T-CARS方法中CARS信号和非共振背景噪声与入射光场之间的关系以及分子振动的弛豫过程。说明分子振动的退相时间可以作为区分成份和结构相近的分子以及监测样品所处微环境变化的依据。基于使用窄线宽激光光源的T-CARS方法的理论分析说明了使用宽谱激光具有同时获取生物分子完整拉曼光谱的能力。

宽带CARS在诊断固体推进剂燃烧场中的应用

为了测量固体推进剂燃烧场温度和氮气组分的浓度,建立了10H z重复频率运转的宽带CARS实验系统。结果表明,氮气CARS谱测量温度的相对不确定度优于4%;在较低浓度范围内,测量组分浓度的相对不确定度优于5%。采用宽带CARS技术测量了常压和2M Pa背景压力下固体推进剂燃烧场,获得了较高信噪比的单次脉冲氮气CARS实验谱,用CARS理论计算软件拟合CARS实验谱给出了固体推进剂瞬态燃烧场温度和氮气浓度随高度的分布。

单脉冲BOXCARS技术在瞬态燃烧场测温中的应用

用单脉冲交叉相干反斯托克斯喇曼散射技术测量了两种不同固体燃剂的瞬态燃烧场的温度。对燃烧场进行了优化,给出了在燃烧场中取得的部分典型单脉冲CARS光谱及其理论拟合结果,得到了燃烧场的温度及其随高度的分布;稳定燃烧时两种燃剂燃烧场的温度基本保持不变,平均值分别为2260,2090K;测量了实验的纵向空间分辨率。结果表明,BOXCARS技术能较好地完成复杂的瞬态燃烧场温度的测量工作。

利用受激喇曼散射测量豆油中苯的含量

用受激喇曼散射实验对含微量笨的豆油标准液进行测量,得出受激喇曼散射光强度与豆油中苯的含量成正比例关系.

基于光谱测量的燃烧诊断技术

分别介绍了基于发射光谱、相干反斯托克斯喇曼光谱(CARS)和激光诱导荧光光谱(LIF)的燃烧诊断技术的原理、方法、发展现状以及一些具体应用结果,并展望了它们在燃烧科学研究和工程实践中的应用前景.

光谱分析与光谱测量

O433.1 96010069Raman探针上的半透膜信号增强技术=A tech-nique for enhancing signal with semitrans-parent film on Raman microprobe[刊,中]/薛理辉,恽怀顺,孙振亚,余剑英(武汉工业大学)∥武汉工业大学学报.—1995,17(1).

光散射

O437.2 96021041 化学激励钠原子相干反斯托克斯受激喇曼散射=Coherent anti-Stokes stimulated Ramanscattering of Ma atoms by using chemicalstimulated[刊,中]/孙程远(衡阳师专物理系。湖南,衡阳(421008))∥光电子。激光。—1995,6(4)。—245—248 采用小功率He-Ne激光器及化学激励的方法,首次观察到了溶液中的钠原子反斯托克斯受激喇曼散射谱线双频移效应,并讨论了它的产生条件。

非线性光学概述

自1960年激光器问世以来,古老的光学面临着一场巨大的革命,很快就发展成近代光学,非线性光学就是其中的一个重要的分支。本文的目的在于对这分支作一扼要的论述,着重介绍主要的非线性光学现象及其起因和应用,使读者对光学的这一新领域有一个初步的了解。

斜切径向旋流燃烧室主燃区光学测量与特性分析

针对斜切径向旋流环形燃烧室模型,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)、相干反斯托克斯喇曼光谱(CARS)光学测量手段,在模化状态(Case 2)下,对燃烧室主燃区进行温度测量,分别得到了主燃区内12个点的温度和沿两条路径的积分温度.使用Fluent 12.0对Case 2进行数值模拟,分别使用两种非预混燃烧模型:平衡化学反应模型(EM)和稳态层流小火焰(SLF)模型.通过将两种不同燃烧模型的计算结果与TDLAS,CARS试验测量数据作对比验证,发现EM计算得到的温度更高,并与试验测量温度更符合,其中与CARS测量的误差小于6%.在试验验证的基础上,完成燃烧室在冷流状态(Case 1)下的计算,分析主燃区的气流组织和主燃孔射流对回流区的影响;利用EM计算分析燃烧室主燃区在全压状态(Case 3)下燃料分布、温度场、组分分布和性能参数,如燃烧室的燃烧效率为0.97、出口温度分布系数为0.312等,较为全面反映了燃烧室内气流流动换热和燃烧现象.