马赫—曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中的应用

【摘要】： 激光等离子体有着广阔的应用前景,因此对激光等离子体的研究有着重要的意义,本文主要目的是发展基于马赫-曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹的采集技术,获得高质量激光等离子体的干涉图样,并对激光等离子体瞬态干涉条纹进行波面重建。 本文首先介绍并比较各种诊断方法,通过比较,发现只有干涉法可以通过三维重建定量地获得激光等离子体三维分布参数,是激光等离子体最好的诊断方法之一。然而,由于激光等离子体发展的起始阶段膨胀非常迅速,故必须采用短脉冲诊断。此时如何利用干涉法获得高质量的激光等离子体干涉条纹,是一个关键的问题。 本文首先建立了基于马赫-曾德尔干涉测量系统的激光等离子体瞬态干涉图的采集方法。给出一种两臂严格等光程的马赫-曾德尔干涉仪的调节步骤,并利用白光的超短相干长度进行了验证；其次分析了CCD瞬态干涉条纹图的采集原理,并提出一种基于软件控制的激光等离子体瞬态条纹的采集技术；最后编程予以实现,同时实验也证明了可以利用CCD稳定可靠地采集激光等离子体瞬态干涉条纹图。 通过建立马赫-曾德尔干涉测量系统获得了激光等离子体的干涉条纹,并与传统的马赫-曾德尔干涉仪的调节方法得到的干涉条纹进行比较,通过计算条纹对比度和分析激光等离子体干涉条纹图的直方图,证明了本实验装置系统获得的干涉条纹,质量有很大程度的提高。 本文最后采用FFT方法对激光等离子体干涉条纹进行了波面重建,比较了FFT两种重建算法对激光等离子体干涉条纹重建的效果,并分析了其中的原因。然后利用所编的程序对不同激光等离子体干涉图进行了处理,分析了激光等离子体干涉条纹的质量对重建结果的影响。说明本文发展的基于严格等光程的马赫-曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术可以获得高质量干涉条纹,在很大程度上提高激光等离子体干涉图波面重建结果。 本文所获得的高质量的干涉条纹为后续工作(干涉图样的处理、激光等离子体参数的获取等)奠定了良好的基础。