[發明專利]一種多功能激光誘導水凝結模擬大自然降雨系統

在審

• 申請號: 201810206557.9
• 申請日: 2018-03-13
• 公開（公告）號: CN108548894A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 劉永宏;劉建勝;孫海軼;冷雨欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種多功能激光誘導水凝結模擬大自然降雨系統，包括：飛秒激光器、透鏡、罐體、深冷及凈化組件、溫控系統、光束收集裝置；所述的罐體是304不銹鋼做成的雙層腔體，罐體頂部和底部正中心分別設有深冷出風口和深冷進風口，罐體頂部的側方依次設有催化劑投入口，頂部觀察口以及傳感器存放口；罐體側面設有氣溶膠進入口，激光入射口，冷凍液入口，氣溶膠出口，冷凍液出口，激光出射口，激光探測窗口以及機械手入口。本發明功能齊全，操作簡單方便，實驗成本低，不僅能夠同時實現催化劑、氣溶膠等不同環境氛圍水凝結模擬實驗，更能真實模擬大自然降雨現象。

技術領域

本發明涉及激光誘導水凝結，特別是一種多功能激光誘導水凝結模擬大自然降雨系統。

背景技術

近年來，隨著鎖模和啁啾脈沖放大(CPA)等激光技術的發展，超強超短激光脈沖的出現，導致了超強超短激光脈沖在介質中傳播形成了長距離的電離通道，這種電離通道起源于光克爾效應產生的自聚焦和等離子體形成的散焦效應的一個動態平衡，它能夠產生超連續白光，形成錐形輻射以及鉗制光強等特性，基于這些獨特的性質，使其在激光引雷，遠程探測，人工降雨等方面有重要的價值，其中激光誘導水凝結方面更是表現出巨大的潛在應用。因此，開展相關的基礎研究和應用探索研究具有十分重要的意義。

目前，國內外關于激光誘導水凝結在外場和實驗室中的相關研究已經有不少成果[參見文獻1：J.Kasparian,M.Rodriguez,G.Méjean,J.Yu,E.Salmon,H.Wille,R.Bourayou,S.Frey,Y.-B.André,A.Mysyrowicz,R.Sauerbrey,J.-P.Wolf,and L.“White-light filaments for atmospheric analysis,”Science 301(5629),61–64(2003)；2：P.Rohwetter,J.Kasparian,K.Stelmaszczyk,Z.Hao,S.Henin,N.Lascoux,W.M.Nakaema,Y.Petit,M.Queiβer,R.Salamé,E.Salmon,L.and J.-P.Wolf,“Laser-inducedwater condensation in air,”Nat.Photonics 4(7),451–456,2010；3：S.Henin,Y.Petit,P.Rohwetter,K.Stelmaszczyk,Z.Q.Hao,W.M.Nakaema,A.Vogel,T.Pohl,F.Schneider,J.Kasparian,K.Weber,L.and J.-P.Wolf,“Field measurements suggest themechanism of laser-assisted water condensation,”Nat.Commun.2,456,2011；4：Yonghong Liu,Haiyi Sun,Jiansheng Liu,Hong Liang,Jingjing Ju,Tiejun Wang,YeTian,Cheng Wang,Yi Liu,See Leang Chin and Ruxin Li,Laser-filamentation-induced water condensation and snow formation in a cloud chamber filled withdifferent ambient gases,Opt.Express,2016,24(7):7364-7373]。對于外場實驗，由于外場實驗導致環境條件的不確定性，實驗成本昂貴以及激光能量低等因素的局限，使得激光誘導水凝結在外場實驗存在重復率低，實驗難度大等難點；而對于激光誘導水凝結在普通云霧室中的研究，由于云霧室尺寸大小以及云霧室內環境條件單一等因素，使得目前云霧室實驗無法大范圍模擬真實大氣中自然界環境下雨的情形。鑒于這些原因，我們設計提出了一種多功能激光誘導水凝結模擬大自然降雨系統。

發明內容

本發明提出一種多功能激光誘導水凝結模擬大自然降雨系統，該核心罐體采用304不銹鋼材料做成的雙層圓柱形封閉體，這種系統功能齊全，操作簡單方便，實驗成本低，不僅能夠同時實現催化劑、氣溶膠等不同環境氛圍水凝結模擬實驗，更能真實模擬大自然降雨現象。