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Risolvere il problema della larghezza di linea dei laser a colorante a impulsi

May 07, 2025

Accurate and non-perturbative measurement of ion velocity distribution functions has always been a difficult problem in low-temperature plasma diagnosis. Laser-induced fluorescence (LIF) diagnosis uses a tunable continuous laser with an extremely narrow linewidth to actively "mark" ions in a specific velocity range, and measures the relationship between the fluorescence intensity and the laser center frequency, ottenendo così un'elevata risoluzione spaziale e misurazione fine non perturbativa della funzione di distribuzione della velocità ionica .

I laser a colorante pulsato hanno i vantaggi della vasta gamma di accordatura della lunghezza d'onda, alta potenza e alta frequenza di ripetizione degli impulsi, e sono stati ampiamente utilizzati in campi di ricerca scientifica come la fisica atomica e molecolare, la biologia e la chimica {1 Di diagnosi di plasma, i laser a colorante pulsato sono spesso usati nella diagnosi di fluorescenza a fluorescenza indotta da laser (PLIF) . Il raggio laser dopo che l'espansione del raggio unidimensionale è incidente sul plasma e la fluorescenza è incrostata in due dimensioni . a causa della larghezza, le uova, le ioni larghi, i settori della fluorescenza sono settori trasversali. indiscriminatamente nello spazio della velocità e la distribuzione dell'intensità di fluorescenza bidimensionale corrisponde alla distribuzione della densità ionica . PLIF può fornire evoluzione del profilo di densità ionica ad alta risoluzione .

Figure 1 Comparison of laser line width before and after compression by parallel plane cavity
Figura 1 Confronto della larghezza della linea laser prima e dopo la compressione mediante cavità del piano parallelo

Il gruppo di ricerca sulla tecnologia diagnostica al plasma avanzata dell'Università di Scienze e Tecnologia della Cina ha raggiunto la compressione e l'ottimizzazione della larghezza della linea laser aggiungendo un sistema di cavità esterno della cavità parallela del piano autoprodotto nella fase di distribuzione di output a base di output di questo sistema.}

 

La larghezza della linea del laser a tintura a impulsi prima e dopo la compressione è stata misurata dal metodo di scansione lento punto per punto dell'interferometro Fabry-Perot, come mostrato nella Figura 1. i risultati mostrano che la cavità del piano parallelo restringe la larghezza della linea a basso livello Plasma . Il sistema di cavità parallelo del piano autoprodotto aggiunto raggiunge un effetto di compressione della larghezza della linea di un ordine di magnitudo . Il sistema è stato applicato correttamente alla misurazione della funzione di distribuzione di ioni rispetto al plasma argon Laser, l'accuratezza della misurazione della funzione di distribuzione ionica dopo la compressione della larghezza della linea laser è significativamente migliorata e la risoluzione della velocità raggiunge 200 m/s, che è vicina all'accuratezza della misurazione del laser a tintura continua o del laser a semiconduttore .}}}}}

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Figura 2 Risultati della misurazione della diagnosi di fluorescenza indotta dal laser: (a) laser colorante (4GHz); (b) laser ristretto (340MHz)

Utilizzando una cavità del parallelo piano esterno per comprimere la larghezza della linea laser, non solo una larghezza della linea laser sufficientemente ridotta può essere ottenuta per ottenere una misurazione spettrale fine, ma anche i vantaggi originali del laser a colorante pulsato possono essere notevolmente trattenuti .}

 

Sulla base dello stesso laser a colorante pulsato, il gruppo di ricerca continua a sviluppare un sistema diagnostico PLIF, e si prevede che lo stesso sistema laser possa essere utilizzato per ottenere una misurazione fine della distribuzione della velocità ionica e del profilo di densità plasma Campo di misura spettrale fine .

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