[發(fā)明專利]外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射裝置和方法

有效

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• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN108872716B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設計）人: 高勛;王興生;林景全
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的裝置和方法，屬于等離子體技術領域。該裝置包括由YAG激光器、聚焦透鏡組成的入射單元，由半波片、格蘭棱鏡構成的能量改變系統(tǒng)，由延時觸發(fā)器組成的時間控制系統(tǒng)以及由探測天線和頻譜分析儀組成的信號探測系統(tǒng)。本裝置結構簡單，易于實現(xiàn)，而且可以顯著增強微波輻射信號強度，增加微波輻射頻率成分，本發(fā)明將有望應用于探地雷達等技術領域。

技術領域

本發(fā)明涉及一種利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的裝置和方法，屬于等離子體技術領域，有望應用于探地雷達等技術領域。

背景技術

近年來，特別是頻率為30MHz到30GHz的微波，由于其在大氣中傳輸時受云層、雨雪、粉塵和其他不利天氣因素的干擾很小，并且頻率較高，信息容量巨大，被廣泛應用于通信、導航、雷達等各個領域；而且由于其與物質(zhì)作用具有的特殊效應而備受關注，如快速加熱食品，對受輻照的電子學系統(tǒng)進行干擾和破壞等，這使得微波在民用及軍事領域應用廣泛。

激光與空氣相互作用產(chǎn)生的等離子體可輻射頻率為30MHz—1GHz的微波輻射[Applied Physics Letters,2014,105(6):064102]，激光誘導空氣等離子體作為一種新型微波源具有很多優(yōu)點，如可以控制其產(chǎn)生時間、位置等。因此這種微波源具有很多潛在的應用價值。但是空氣等離子體輻射的微波信號強度相對較弱、頻譜成分較少，這將大大限制其在實際中的應用。

本發(fā)明提出利用外加磁場來增強激光誘導空氣等離子體微波輻射，該發(fā)明結構簡單，易于實現(xiàn)，而且可以顯著增強微波輻射信號強度，增加微波輻射頻率成分。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決激光誘導產(chǎn)生的空氣等離子體的微波輻射(頻率范圍30MHz—1GHz)信號較弱，頻率成分較少的問題，本發(fā)明提供了一種利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的裝置和方法，包括納秒激光器1、半波片2、格蘭棱鏡3、聚焦透鏡4、外加磁場5、探測天線6、頻譜分析儀7、延時觸發(fā)器8；其中納秒激光器1在其輸出光束的光軸上依次與半波片2、格蘭棱鏡3、聚焦透鏡4和外加磁場5鏈接；頻譜分析儀7與探測天線6鏈接；延時觸發(fā)器8分別與納秒激光器1、頻譜分析儀7鏈接。

納秒激光器1采用的是中心波長532nm、脈寬10ns、重復頻率10Hz、光斑直徑8mm的調(diào)Q Nd：YAG激光器。

由半波片2、格蘭棱鏡3構成的能量改變系統(tǒng)，用來改變激光的脈沖能量。

由探測天線6和頻譜分析儀7組成的信號探測系統(tǒng)，用來探測激光誘導空氣等離子的微波輻射信號(頻率范圍30MHz—1GHz)。

利用Stanford Research System公司的一臺數(shù)字延時觸發(fā)器DG645,控制納秒激光和頻譜分析儀之間的延時，保證激光誘導空氣等離子體的產(chǎn)生時間和頻譜分析儀的探測時間的同步性。

利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的過程如下：

由上述的納秒激光器1發(fā)出的脈沖激光，通過半波片2、格蘭棱鏡3、聚焦透鏡4在空氣中產(chǎn)生等離子體。將磁場以與激光誘導產(chǎn)生空氣等離子體的方向垂直放置，并保證產(chǎn)生的空氣等離子體在磁場中間位置。產(chǎn)生的微波輻射信號由探測天線6和頻譜分析儀7進行探測，最后數(shù)據(jù)導出到計算機進行處理和分析。

附圖說明

圖1是本發(fā)明利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的裝置結構圖；

圖2是本發(fā)明裝置及方法下獲得的空氣等離子體輻射的微波信號在有無磁場下的頻譜圖；

圖3是本發(fā)明利用外加磁場增強激光誘導空氣等離子體微波輻射的裝置和方法的流程圖；

具體實施方式