一種基于雙焦透鏡的cars光譜測溫實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種探測火焰溫度的測溫裝置，具體涉及一種基于雙焦透鏡的CARS光譜測溫實驗裝置。
【背景技術】
[0002]隨著超短脈沖激光技術的發(fā)展，幾十個飛秒的光學脈沖激光在非線性光學中得到了廣泛應用，使得研究物質(zhì)分子的宏觀溫度信息的飛秒相干反斯托克斯拉曼光譜技術成為可能。利用可調(diào)諧飛秒激光器系統(tǒng)搭建上述的CARS光譜探測系統(tǒng)，可以用來測繪高溫火焰的溫度分布，從而促使人們加深對燃燒的認識，對于充分燃燒、改進發(fā)動機等等有重要意義。
[0003]相干反斯托克斯拉曼光譜(CoherentAnt1-Stokes Raman Spectroscopy，簡稱CARS)是飛秒科學研究中一種重要的非線性光譜技術，利用飛秒激光脈沖作為栗浦光和斯托克斯光共同作用激發(fā)分子的拉曼振動模并通過時間延遲探測光探測被激發(fā)的分子拉曼振動模的時間演化，實驗中探測得到的飛秒CARS信號不但能夠反映物質(zhì)微觀的分子超快動力學過程，而且可以反映分子的宏觀溫度信息，因此飛秒CARS是開展氣體燃燒測溫的一種重要手段。
[0004]CARS光譜是測量火焰溫度的一種重要方法，與傳統(tǒng)測溫方式相比具有更高的信噪比。常用的CARS裝置在對火焰進行測量時，采用普通透鏡，只能在一個位置產(chǎn)生一個CARS信號，從而只能監(jiān)控一個位置的溫度信息，采用雙焦透鏡，可以實現(xiàn)兩個位置溫度的監(jiān)測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的CARS光譜法測量火焰溫度存在信噪比低以及光在普通透鏡中傳播只能監(jiān)控一個位置的溫度的問題。進而提出一種基于雙焦透鏡的CARS光譜測溫
目.ο
[0006]一種基于雙焦透鏡的CARS光譜測溫裝置包括:
[0007]飛秒激光器1，第一分束片2，第一反射鏡3，第二反射鏡4，第三反射鏡5，第二分束片6，第四反射鏡7，光學參量放大器8，第一時間延遲裝置9，第二時間延時裝置10，第三分束片11，第五反射鏡12，第六反射鏡13，第四分束片14，第七反射鏡15，第一雙焦透鏡16，火焰發(fā)生裝置17，第一光闌18，凹面鏡19，第一透鏡20，第二光闌21，第八反射鏡22，第九反射鏡23，第十反射鏡24，第^^一反射鏡25，第十二反射鏡26，第十三反射鏡27，第十四反射鏡28，第十五反射鏡29，第二透鏡30，第三透鏡31，第一光纖親合器件32，第二光纖親合器件33，第一光纖34，第二光纖35，第一光譜儀36，第二光譜儀37，第一 CXD陣列探測器38，第二 CXD陣列探測器39，計算機40 ;
[0008]飛秒激光器I出射的激光，經(jīng)過第一分束片2分成兩束，分別為A和B ;
[0009]其中一束A經(jīng)過第一反射鏡3反射到達光學參量放大器8，進入第一時間延遲裝置9，再經(jīng)過第四反射鏡7反射到達第一雙焦透鏡16 ;
[0010]另一束B經(jīng)過第二反射鏡4和第三反射鏡5反射到達第二分束片6，被分成兩束，分別為C和D，其中一束C經(jīng)過第二時間延時裝置10，到達第三分束片11被分成兩束，分別為E和F，其中一束E反射到達第一雙焦透鏡16，另一束F經(jīng)過第五反射鏡12反射到達第一雙焦透鏡16 ;另一束D經(jīng)過第七反射鏡15反射到第四分束片14分成兩束，分別為G和H，其中一束G經(jīng)過第六反射鏡13反射到達第一雙焦透鏡16，另一束H直接反射到達第一雙焦透鏡16 ；
[0011]五束光束受到第一雙焦透鏡16的聚焦作用，經(jīng)火焰發(fā)生裝置17分別聚焦在第一光闌18和第二光闌21上，同時在第一光闌18和第二光闌19位置產(chǎn)生兩個CARS信號；其中一束在第二光闌18上產(chǎn)生CARS信號光束經(jīng)過第一透鏡20轉化為平行光，分別經(jīng)過第十二反射鏡26第十三反射鏡27、第十四反射鏡28和第十五反射鏡29反射到達第二透鏡30，聚焦到第一光纖耦合器件32中，通過第一光纖34接入到第一光譜儀36，再經(jīng)過第一 CXD陣列探測器38 ;另一束在第一光闌18上產(chǎn)生CARS信號光束經(jīng)過凹面鏡19轉化為平行光，分別經(jīng)過第八反射鏡22第九反射鏡23、第十反射鏡24和第十一反射鏡25反射到達第三透鏡31，聚焦到第二光纖耦合器件33中，通過第二光纖35接入到第二光譜儀37，再經(jīng)過第二CXD陣列探測器39 ;最終由計算機40進行處理和測量；
[0012]其中第一延時裝置9、第二延時裝置10、第一 CXD陣列探測器38和第二 CXD陣列探測器39電連計算機40。
[0013]本發(fā)明包括以下有益效果:
[0014]1、本發(fā)明所述裝置來觀測高溫火焰，信噪比高，能清楚地測繪出高溫火焰的溫度分布，從而促使人們加深對燃燒的認識，對于充分燃燒、改進發(fā)動機等等有重要意義。相比現(xiàn)有測量火焰溫度的方法，采用本發(fā)明所述裝置來觀測高溫火焰的信噪比提高。
[0015]2、本發(fā)明所述裝置測溫范圍大，溫度范圍為300K?2400K，測量精度高，測量誤差最大不超過3%，由激光器工作頻率，可使火焰單點測溫速率可達到IKHz甚至5KHz。
[0016]3、本發(fā)明所述裝置由于采用了雙焦透鏡，解決了光在普通透鏡中傳播只能監(jiān)控一個位置的溫度的問題，采用雙焦透鏡，可以實現(xiàn)兩個位置溫度的監(jiān)測。
【附圖說明】
[0017]圖1為一種基于雙焦透鏡的CARS光譜測溫裝置的結構示意圖；
[0018]圖1中I為飛秒激光器即LASER、2為第一分束片、3為第一反射鏡、4為第二反射鏡、5為第三反射鏡、6為第二分束片、7為第四反射鏡、8為光學參量放大器即0PA、9為第一時間延遲裝置、10為第二時間延時裝置、11為第三分束片、12為第五反射鏡、13為第四分束片、14為第六反射鏡、15為第七反射鏡、16為第一雙焦透鏡、17為火焰發(fā)生裝置、18為第一光闌、19為凹面鏡、20為第一透鏡、21為第二光闌、22為第八反射鏡、23為第九反射鏡、24為第十反射鏡、25為第^^一反射鏡、26為第十二反射鏡、27為第十三反射鏡、28為第十四反射鏡、29為第十五反射鏡、30為第二透鏡、31為第三透鏡、32為第一光纖耦合器件、33為第二光纖親合器件、34為第一光纖、35為第二光纖、36為第一光譜儀即Spectrometer、37為第二光譜儀即Spectrometer、38為第一 CXD陣列探測器、39為第二 CXD陣列探測器、40為計算機。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合圖1和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0020]【具體實施方式】一、本實施方式所述的一種基于雙焦透鏡的CARS光譜測溫裝置包括飛秒激光器I，第一分束片2，第一反射鏡3，第二反射鏡4，第三反射鏡5，第二分束片6，第四反射鏡7，光學參量放大器8，第一時間延遲裝置9，第二時間延時裝置10，第三分束片11，第五反射鏡12，第六反射鏡13，第四分束片14，第七反射鏡15，第一雙焦透鏡16，火焰發(fā)生裝置17，第一光闌18，凹面鏡19，第一透鏡20，第二光闌21，第八反射鏡22，第九反射鏡23，第十反射鏡24，第^^一反射鏡25，第十二反射鏡26，第十三反射鏡27，第十四反射鏡28，第十五反射鏡29，第二透鏡30，第三透鏡31，第一光纖親合器件32，第二光纖親合器件33，第一光纖34，第二光纖35，第一光譜儀36，第二光譜儀37，第一 CXD陣列探測器38，第二CXD陣列探測器39，計算機40 ;
[0021]飛秒激光器I出射的激光，經(jīng)過第一分束片2分成兩束，分別為A和B ;
[0022]其中一束A經(jīng)過第一反射鏡3反射到達光學參量放大器8，進入第一時間延遲裝置9，再經(jīng)過第四反射鏡7反射到達第一雙焦透鏡16 ;
[0023]另一束B經(jīng)過第二反射鏡4和第三反射鏡5反射到達第二分束片6，被分成兩束，分別為C和D，其中一束C經(jīng)過第二時間延時裝置10，到達第三分束片11被分成兩束，分別為E和F，其中一束E反射到達第一雙焦透鏡16，另一束F經(jīng)過第五反射鏡12反射到達第一雙焦透鏡16 ;另一束D經(jīng)過第七反射鏡15反射到第四分束片14分成兩束，分別為G和H，其中一束G經(jīng)過第六反射鏡13反射到達第一雙焦透鏡16，另一束H直接反射到達第一雙焦透鏡16 ；
[0024]五束光束受到第一雙焦透鏡16的聚焦作用，經(jīng)火焰發(fā)生裝置17分別聚焦在第一光闌18和第二光闌21上，同時在第一光闌18和第二光闌19位置產(chǎn)生兩個CARS信號；其中一束在第二光闌18上產(chǎn)生CARS信號光束經(jīng)過第一透鏡20轉化為平行光，分別經(jīng)過第十二反射鏡26第十三反射鏡27、第十四反射鏡28和第十五反射鏡29反射到達第二透鏡30，聚焦到第一光纖耦合器件32中，通過第一光纖34接入到第一光譜儀36，再經(jīng)過第一 CXD陣列探測器38 ;另一束在第一光闌18上產(chǎn)生CARS信