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超高感度マルチパスレーザーヘテロ干渉計の開発と衝撃波前方プリカーサ現象の解明

超灵敏多通道激光异质干涉仪的研制及冲击波前兆现象的阐明

基本信息

批准号：
21K18778
负责人：
松井信
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は，760 nm帯域のDFBレーザーを用いてJAXA宇宙科学研究所が所持する膨張波管試験チャンバ内にマルチパスシステムを設置し，酸素分子をターゲットとしたレーザー吸収分光法により感度向上率の検証を行った．その結果，空気流，流速6 km/sに対して二桁以上の感度向上に成功した．また実験前後の吸収信号の強さから，実験時の破膜によるアライメントへの影響はないことがわかった．次に本システムの光源をHeNeレーザーに変更，マルチパス後のレーザー光と参照光を同期させることでレーザー干渉計へと改良し，衝撃波管モードでの作動により衝撃波前方プリカーサー領域の電子密度計測を試みた．作動ガスは電離度が高いアルゴンを用い，衝撃波速度は6 km/sの気流に対し，光路長840 mmでは干渉信号が取れたものの（位相安定性：10.5 deg，検出限界：3.8x10^20 m-3），光路長2100 mmでは位相安定性が悪化し，検出限界が低下した（位相安定性：267 deg，検出限界：3.9x10^21 m-3）．位相安定性が悪化した原因を検証するため，防振光学台上に干渉計を組むことで光路長と位相安定性の関係を検証した．その結果，光路長増加によるレーザー強度の低下による位相安定性への依存性は低く，振動が主原因だと考えられる．衝撃波管及び試験部に接続したキューブチャンバはアルミニウム製であり，第二隔膜破膜時の振動が伝わる速さは6.38 km/sと衝撃波速度と同程度であるため，アライメントにズレが生じ，位相安定性が大きな値となったと考えられる．次年度は試験部内のマルチパスシステム全体を防振することで感度向上を試みる．

This year, the 760 nm band DFB spectrum is used in the JAXA Space Science Research Institute. As a result, the air current, velocity 6 km/s, and sensitivity above the second stringer are successful. The intensity of the absorption signal before and after the test decreases, and the influence of the film breakage on the test results decreases. In this case, the light source of the shock wave tube is changed, and the reference light is changed. When the ionization degree of the shock wave is high, the shock wave velocity is 6 km/s, the detection limit is 3.8x10^20 m-3, the optical path length is 840 mm, and the detection limit is 3.9x10^21 m-3. Phase stability is the cause of vibration. The optical path length and phase stability of the optical system are measured. As a result, the optical path length increases, the intensity decreases, the phase stability decreases, and the vibration decreases. The shock wave tube and the test part are connected to each other, and the vibration speed of the second diaphragm when the diaphragm breaks is 6.38 km/s. The shock wave speed is the same as that of the shock wave. The phase stability is large. In the next year, the vibration resistance of the whole system in the test section is increased.