一种新型全光纤速度干涉仪

基于传统速度干涉仪(VISAR)和光纤速度干涉仪(AFVISAR)的特点,提出了一种由光纤和光纤耦合器组成的工作波长为532nm的新型全光纤速度干涉仪(NAFVISAR)。该干涉仪采用多模光纤器件构成分离系统,单模光纤器件组成核心部分。由于有两路携带不同信息的光束经不同路径传输到耦合器中,当这两路光束满足干涉条件时,可利用它们的干涉场信息来调解出被测靶的信息,从而区分波面的加减速变化。用该系统进行了Hopkinson森杆一维应力加载下的入射杆端面的速度剖面测试,实测速度最大值为49. 36m/s,与理论速度的最大值50. 16m/s基本符合,实现了全光纤速度干涉仪的实用化。

用光学记录速度干涉仪测量自由面速度

建立了一套光学记录速度干涉仪系统(ORVIS),用于测量强激光产生的冲击波状态方程中的自由面速度。该光学记录速度干涉仪系统的时间分辨率为179 ps,可以测量自由面速度随时间变化的整个过程。在天光KrF高功率准分子激光装置上进行激光打靶实验,激光波长248.4 nm,脉冲宽度25 ns,最大输出能量158 J。在激光功率密度为6.24×1011W.cm-2的条件下,测得厚20μm铁膜的自由面速度可达3.86 km/s;在激光功率密度为7.28×1011W.cm-2条件下,100μm铝膜(靶前有100μm的CH膜作为烧蚀层)的自由面速度可以达到2.87 km/s。

用于激光驱动飞片诊断的线成像速度干涉仪

设计并建立了一套完整的线成像激光干涉测速系统,用于激光驱动技术中小尺寸飞片或样品一条线上所有点的速度测量。它将激光压缩为线状照射到靶面,用成像物镜收集靶面的漫反射光并传递到广角迈克尔逊干涉腔中形成干涉,产生的梳妆干涉条纹作为信号载体,用变像管扫描相机记录条纹随时间的变化,用不同位置的条纹移动量反推出不同位置的速度分布,实现空间分辨。系统具有50 ps响应时间和20μm空间分辨能力。用该系统测量了激光驱动飞片的速度场,清晰的扫描干涉图像直观显示了飞片的运动过程和各点的速度差异。用傅里叶变换方法对干涉图像进行处理,得到了靶面一条线的速度和位移分布。

光纤传输速度干涉仪

介绍一种用多模光纤传输入射和反射激光的速度干涉仪，阐述了这种干涉仪的原理和结构，并将其与传统的速度干涉仪进行比较。给出了用这种干涉仪测量电爆管的弹丸速度和钨样品在铁飞片冲击压缩下的自由面速度的实验装置和结果。文中最后总结了这种干涉仪的性能及特点。

全光纤速度干涉仪数据处理方法

准确地从试验数据计算输出信号相位差、振幅比及基线位置是 AFVISAR 数据处理程序所要解决的一项关键问题。通过对 AFVISAR 输出信号利萨如图形的深入研究,提出了一种自动拟合数据处理参数的算法。在借鉴传统速度干涉仪(VISAR)数据处理方法的基础之上,开发了AFVISAR 数据处理程序。运用该程序对 Hopkinson 压杆加载下的试验数据进行了处理,实测自由面速度的上升前沿和阻抗匹配法得到的结果相当一致。实测的速度最大值为 12.8m/s,与理论值13m/s 非常接近,表明该处理程序可以准确地、自动地拟合 AFVISAR 输出信号参数。

复合式多点测量速度干涉仪光学系统设计

为满足爆炸冲击作用下物质界面的速度测量需求,设计了一种复合式多点测量的速度干涉仪。采用物方和像方双远心光路,将光纤阵列出射的照明激光定点投射到待测物面上,实现了针状滴注式照明,充分利用了照明激光能量,且保证了待测物面在运动过程中具有恒定的照度。成像系统像面采用末端为大芯径的锥形光纤接收信号光,既保证了物面运动过程中信号光与光纤的有效耦合,又保证了信号的单模输出,以便进入单模光纤马赫-曾德干涉仪进行差频干涉。采用具有微小楔角、沿直径方向镀矩形带状45°反射膜的反射镜,将照明光路与成像光路同轴,并校正了成像系统的大量像散。该干涉测量系统在物面运动10mm的行程中,物面滴注式照明照度保持恒定,像面光斑大小没有超出大芯径的光纤芯径。此光学系统能够满足爆炸冲击界面的大行程速度测量需求。

激光速度干涉仪测量法在炸药圆筒试验中的应用

在炸药标准圆筒试验中 ,除了使用电探针测量炸药爆速、用高速相机记录圆筒膨胀过程的传统试验方法外 ,还用激光速度干涉仪 (VISAR)直接测量圆筒表面速度。根据圆筒试验的二维爆轰数值模拟分析结果 。

用于冲击诊断的成像速度干涉仪

为了诊断测量激光驱动冲击波,研制了具有空间分辨力的成像型速度干涉仪。该干涉仪主要包括输入部分、像传递部分及干涉部分,探测光采用波长为532 nm的单纵模激光。在靶位放置一分线板,经过测量,其空间分辨力小于10μm。基于天光KrF准分子激光系统的参数,设计并自制含有烧蚀层的单台阶金属靶,利用成像型速度干涉仪测量到了金属铝靶内的冲击波速度。

神光-Ⅲ激光装置时标激光和任意反射面速度干涉仪探针光源产生技术

在惯性约束聚变研究中,时标激光是对物理诊断数据进行分析的重要时间标尺,而任意反射面速度干涉仪(VISAR)光源则是冲击波精密诊断必不可少的探针光源.通过对物理需求的分析,提出对时标激光与VISAR光源共用脉冲产生单元,采用时分复用技术实现二者在同一台幅度调制器上的精密整形,经1×2分束后再通过声光开关进行选择输出,从而降低了系统造价,便于集中控制.采用了脉冲稳偏、高稳定空间放大、高精度温控谐波转换技术及可快速插拔精密复位的光纤耦合和传能技术,实现了时标和VISAR光源脉冲的高稳定输出.研制的时标激光系统可产生与主激光高精度同步的12路二倍频、4路三倍频时标信号,为神光-III激光装置物理实验提供了重要的时间基准.产生的VISAR光源脉冲在经过光纤系统和Nd:YAG棒状放大器后,通过温控LBO晶体倍频,然后经1 mm芯径的多模传能光纤传输至成像型VISAR系统,为物理实验提供了单纵模、高亮度、可精密整形的脉冲激光.系统已用于VISAR诊断物理实验,获得了完整的冲击加载、减速的图像,从而为冲击波调速及相关高压物理实验提供了可靠的技术手段.

成像型速度干涉仪

介绍了应用于超高压条件下的成像型速度干涉仪技术的光路结构和基本原理,该技术在传统速度干涉仪技术的基础上进行了改进,将收光部分改为成像系统,记录系统使用条纹相机,从而能够诊断高速冲击波信号。给出了全系统的光路图,提出了各分系统的参数要求。针对系统硬件,给出了探针光源、成像系统的基本参数,给出了三点支撑干涉仪的设计图,分析了记录系统的基本参数。对于静态实验,拍摄了静态靶的照片,并对静态靶照片进行了初步的分析:发现可以通过条纹对比度的变化初步判断像与靶的对应程度。

基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪

介绍了基于神光Ⅲ原型装置的成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)的系统结构和实验结果,详细阐述了为解决VISAR系统的光路对接调试、干涉仪零程差状态保持、探针激光方式、条纹相机触发时间等问题而采取的特殊手段。对系统性能进行了测试,结果表明:时间分辨力优于30 ps,空间分辨力优于10μm,测速范围为10～50 km.s-1。通过神光Ⅲ原型装置进行打靶实验,结果表明:该系统能获得透明材料中冲击波作用形成的清晰干涉条纹,能依据条纹分布情况来判断冲击波在空间不同位置的作用情况。对双灵敏度结构获得的两幅条纹图像进行处理,计算得到了冲击波在透明材料中的传播速度为36.5 km.s-1。

神光-Ⅱ装置配套速度干涉仪

介绍了神光-Ⅱ装置配套线成像速度干涉仪光路排布、用于任意反射面的速度干涉仪系统中干涉仪结构的选择及干涉仪的调节。该仪器可以用于测量自由面速度、界面速度和透明材料中冲击波波阵面速度。该仪器的最小时间分辨力可达约20 ps,空间分辨力高于10μm。并在神光-Ⅱ装置上进行了动态打靶实验,实验用靶为Al-CH靶,获得了较好的实验图像,测得了CH中冲击波的平均传播速度为24.67 km/s。

激光速度干涉仪测量炸药驱动金属的运动速度

为了准确观察炸药驱动金属运动的细节 ,用激光速度干涉仪 (VISAR)测量了金属平板表面速度变化历程。介绍了激光速度干涉仪测量参数确定和原始干涉波形信号的处理方法 ,讨论了波形信号丢失情况 ,如何判断丢失的条纹数及对测量速度进行修正的方法。对于单灵敏度激光速度干涉仪 ,通过对测量速度的理论估算 ,能够帮助判断丢失条纹数 。

成像型任意反射面速度干涉仪的散斑抑制

成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)是激光驱动聚变实验中诊断冲击波速度的重要设备。由于采用了激光照明靶面的方式,所获得的速度条纹图中不可避免有激光散斑的干扰,严重影响动态条纹的质量。介绍了该系统的激光散斑形成原因和散斑对速度分析的影响,提出了一种频谱面滤波的方式去除高频散斑噪声的方法,并通过搭建散斑光路、合理设置滤波孔位置和大小,对该方法进行了验证。结果表明,该方法对影响条纹图的高频散斑噪声具有抑制作用,适合应用于成像型VISAR系统。

基于神光Ⅲ原型的双轴速度干涉仪

在激光惯性约束聚变研究中不对黑腔和靶丸做额外处理的条件下,靶丸的早期驱动对称性一直缺少直观的观测手段.介绍了基于神光III原型装置发展的双轴任意反射面速度干涉仪技术及相应的实验结果.通过在靶丸内部安装小反射镜的方式,获得靶丸赤道及极区的冲击波速度历程.根据材料的反射率及其受X射线的影响程度,确定Al为现阶段反射镜的合适材料.对汇聚几何效应下的数据判读问题进行了分析,发现靶装配精度对该技术的影响很大.通过实验完成了双轴VISAR诊断技术的探索,可为进一步发展双轴速度干涉仪和多轴速度干涉仪的工作提供参考.

激光速度干涉仪在大板实验中的应用研究

在大板实验中,为了测量不同位置飞片的运动历史,提出了测量任意反射面的速度干涉仪（VISAR）斜入射测试方法。实验时,VISAR初始测试位置X分别为0,10,20,40和80 mm,对应的测试角度β分别为0°、4.5°、7.5°、10°和11.5°。试验结果表明：各测点均获得了完整的飞片运动速度时间曲线,有效测试时间达到8~12μs。建立的VISAR斜入射测试技术是可行的。

多点激光速度干涉仪

多点激光速度干涉仪李泽仁（中国工程物理研究院流体物理研究所成都６１０００３）多点激光速度干涉仪系统是在需要空间及时间同时分辨的应用基础上发展起来的，它不但保持了传统单点激光速度干涉仪的测试误差小、连续及非接触测量、可以监测任意反射表面等性能，还有如下...

提高全光纤速度干涉仪系统灵敏度的一种方法

介绍了用3×3耦合器代替2×2耦合器来提高探测器灵敏度的一种方法。先用3×3耦合器的耦合模理论得出了3×3耦合器的输出端输出的三路信号相位差的特性,然后解释了这种输出特性能提高探测器灵敏度的原因,最后讲述了在实际操作中提取输出端信号的方法。

成像型速度干涉仪散斑成因的研究

在冲击波过程中,利用成像型速度干涉仪探测样品自由面的速度时,散斑的叠加使得干涉曲线被严重干扰,影响了速度信息的精密提取。在理论上从光路的角度分析了系统中可能造成散斑的两种因素:靶面粗糙度和多模光纤。在实验上设计了三种照明方式分别对这两种因素进行验证。离线实验的结果表明,多模光纤的引入对散斑的产生起了主要的作用,这对抑制乃至遏制散斑的产生具有很好的指导性意义。

广角任意反射面速度干涉仪的光学性质研究

研究了广角任意反射面速度干涉仪(VISAR)的光学性质。阐述了广角VISAR的原理,指出广角诊断靶中椭球镜的作用是将靶丸内表面成虚像在靶丸中心附近。使用Zemax模拟了成像弯曲对动态干涉条纹形成的影响,提出使用异形光纤面板进行像面矫正。研究了工程误差对干涉仪成像的影响,若要取得良好的成像效果,椭球镜的位置偏差不得多于30μm,倾角不得超过4°,长轴方向加工误差需小于0.1μm,短轴方向误差需小于4μm,镜面反射率应高于70%。讨论了广角VISAR光学研究的进一步发展方向如影响动态条纹的更多可能因素、像面矫正的其他方法、物与像面的光学对应等。