测量粒子场的红外激光同轴全息技术 - 激光与红外.pdf

第３９卷　 第１１期　 　 　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．１１ 　 ２００９年１１月　 　 　　　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００９ 　　文章编号：１００１５０７８（２００９）１１１２５１０４ ·全息技术 · 测量粒子场的红外激光同轴全息技术 钟　杰，李作友，刘振清，朱鹏飞，叶　雁，罗振雄，李　军，翁继东，李泽仁 （中国工程物理研究院流体物理研究所，四川 绵阳６２１９００） 摘　要：采用同轴全息技术诊断粒子场时，粒子尺寸过小会影响再现粒子统计的精度，而粒子 场分布密度过大会影响全息图像的记录质量。针对可见光同轴全息中出现的微小粒子分辨和 光透过率弱等问题，提出采用红外激光进行粒子场诊断的方法。数值模拟了红外激光与绿光 激光记录小粒子的情况，分析结果显示：红外激光将小粒子的再现像放大，信息光增强，有利于 小粒子的记录；实验验证了红外激光透过高密度物场的能力明显高于绿光激光。从而表明采 用红外激光同轴全息技术进行小尺寸、高密度粒子场的实验诊断具有一定的优势。 关键词：同轴全息；红外激光；激光波长；粒子场；密度 中图分类号：Ｏ４３８．１　　　文献标识码：Ａ Ｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｕｓｉｎｇｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒｉｎｌｉｎｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ ＺＨＯＮＧＪｉｅ，ＬＩＺｕｏｙｏｕ，ＬＩＵＺｈｅｎｑｉｎｇ，ＺＨＵＰｅｎｇｆｅｉ，ＹＥＹａｎ，ＬＵＯＺｈｅｎｘｉｏｎｇ， ＬＩＪｕｎ，ＷＥＮＧＪｉｄｏｎｇ，ＬＩＺｅｒｅｎ （ＩｎｓｉｔｉｔｕｔｅｏｆＦｌｕｉｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣＡＥＰ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｉｎｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｈｏｌｏｇｒａｍａｒｅｓｈｏｗｎｍａｉｎｌｙｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｓｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｈｏｌｏｇｒａｍｏｆ ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｅｌｄｉｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｂｙｔｈｅｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｄｅｎｓｉｔｙ．Ｔｈｅｓｅｔｗｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓｍａｙｅｖｅｎｄｅ ｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｓｅｔｗｏｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｓｅｒｗａｖｅ ｌｅｎｇｔｈｔｈｒｏｕｇｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆｒｉｎｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅａｒｅｅｎｌａｒｇｅｄｂｙｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒａｎｄｅａｓｙｔｏ ｒｅｓｏｌｖｅ．Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ，ｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｉｔｙｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｏｂｊｅｃｔｆｉｅｌｄｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｇｒｅｅｎｌａ ｓｅｒａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ａｌｌｒｅｓｕｌｔｓｃｏｎｆｉｒｍｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｃｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒｉｎｌｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｌｉｎｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ；ｉｎｆｒａｒｅｄｌａｓｅｒ；ｌａｓｅｒｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ；ｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｅｌｄ；ｄｅｎｓｉｔｙ １　引　言 激光进行同轴全息测量。随着电荷耦合器件 在燃料燃烧、煤烟测量、两相流、液滴破碎、环境 （ＣＣＤ）、红外探测器以及红外光敏聚合物的发展， 污染等领域的研究中，常采用激光全息技术［１－４］进 可考虑采用不同波长的激光进行全息的实验测量， 行粒子场的测量，其优点是不干扰物场，能记录到粒