基于光热位移法的KDP晶体吸收系数的测量

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摘要光热位移法是基于光热效应的一种相干检测方法，通过探测光干涉条纹的变化量来测出待测样品表面的光热位移大小，从而测得物质本身的一些物理学特性或者光学特。KDP晶体作为惯性约束核聚变装置（ICF）中频率转换及调Q开关唯一可用的光学元件，由于材料纯度、生产工艺等各种原因，从而影响晶体的光吸收均匀性，影响晶体的频率转换效率，因其口径较大，目前的测量方法还无对其进行精确测量。本文对比分析了不同吸收系数的测量方法，根据光热位移法的原理设计搭建了用于测量KDP晶体吸收系数的实验装置，建立吸收系数和光热位移之间的数学关系模型，测量了KDP晶体的吸收系数。60385

毕业论文关键词光热效应 KDP晶体光热位移法相干检测

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title The Method of Measuring the Absorption Coefficient of KDP Crystals Based on Photothermal Displacement

Abstract

Photothermal displacement method is a coherent detection method based on the photothermal effect by detecting the change of light interference fringes to measure the thermal displacement of the size of the sample’s surface, thus some physical properties of the substance or optical properties can be measured. As the only available optical components of the inertial confinement fusion device (ICF) in Q-switched frequency conversion, KDP crystal’s uniformity of the light absorption crystals is affected as the material purity and production process, Etc. Because of KDP’s larger diameter, the measuring method cannot measured currently absorption coefficient of KDP. This article comparatively analyzes different methods of absorption coefficient measurement, and according to the principle of photothermal displacement method for measuring the design and construction of the experimental absorption coefficient of KDP crystal device, and establish a mathematical relationship between the thermal distortion model and absorption coefficient, measured the absorption coefficient of KDP crystals.

Keywords Photothermal effect, KDP crystal, Photothermal displacement method, Coherent detection

1 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 晶体吸收系数的一般测量方法 2

1.3 本文要做的工作 5

2 光热位移法的原理及基于光热位移法的数学模型建立 6

2.1 光热位移法的原理 6

2.2 基于光热位移法的数学模型建立 7

3 基于光热位移法的实验装置图设计 11

3.1 干涉法测量光热位移 11

3.2基于光热位移法的装置设计 12

3.3 实验注意事项 16

4 实验过程及数据分析 19

4.1 实验装置的搭建 19

4.2 KDP晶体的面形测量 20

4.3 高反镜的面形测量 22

结论 23

致谢 24

参考文献 25

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

众所周知，在太阳中发生的核聚变反应给整个世界和我们的日常生活提供了能量。人类社会运转所需要的煤、石油和天然气都是亿万年以前太阳与当时的植物相互作用的产物，但是这些化石能源都是不能再生的。到目前为止，人类已经用掉了地球上几乎一半的化石能源，按照目前人类对化石能源的要求来推算，在22世纪到23世纪这段时间，人类对化石能源的消耗将达到最大，与此同时，地球上开始出现这种化石能源供不应求的现象。这种严峻的现实使得人类对新能源的探索，已经从单纯的实验室中的研究项目变成了人类社会的强烈需求。新能源如核能、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能正在被大量开发利用，但是这些还不可能满足人类生活对能量的全部要求。目前的核电站所产生的能量来自核裂变反应。这种核裂变反应所提供的能量在下个世纪的生活中将会变得越来越重要。但是，这种核电站的安全性、对环境的污染以及核废料的处理等问题的确令人大伤脑筋。在地球上实现受控核聚变反应是半个世纪以来科学家们努力追求的目标。