聚變等離子體MIR診斷系統(tǒng)3mm準(zhǔn)光光路研究.pdf

1、能源供應(yīng)與人類社會的發(fā)展密切相關(guān)。對化石能源的大規(guī)模利用，使得人類進入了工業(yè)時代。人類社會日益發(fā)展的物質(zhì)文化需求使化石能源逐漸枯竭，并且造成嚴(yán)重污染威脅了人類的生存環(huán)境?？煽睾司圩冏鳛橐环N解決能源問題的重要途徑，難點就在于其反應(yīng)條件。現(xiàn)在主要通過磁約束和慣性約束兩種方式來來實現(xiàn)對核聚變的控制。磁約束裝置中，托卡馬克是中一種較為理想的裝置。近年來各國對托卡馬克裝置中的核聚變的研究有著許多進展。各種基于微波反射技術(shù)的診斷儀器也被用于托卡馬克

2、中的等離子體診斷。
　　對磁約束等離子體中異常輸運的研究，關(guān)系到磁約束核聚變的實現(xiàn)。而對等離子體中電子密度擾動的測量是理解異常輸運特性的關(guān)鍵。微波反射成像（MIR）是新發(fā)展的測量等離子體中電子密度擾動的方法。微波反射成像結(jié)合了微波反射法（Microwave Reflectometry）和準(zhǔn)光成像技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對等離子體密度擾動信息的成像，是對磁約束等離子體進行診斷的重要手段。微波反射成像與常規(guī)微波反射診斷系統(tǒng)的差別是使用了準(zhǔn)光學(xué)系

3、統(tǒng)，因此對微波反射成像系統(tǒng)的準(zhǔn)光光路的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計中的重要一環(huán)。在準(zhǔn)光光路的設(shè)計中，波前曲率半徑的匹配和高斯波束束斑的半徑是設(shè)計的關(guān)鍵。
　　本論文首先介紹了光學(xué)成像理論，對光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的像差進行分類敘述，介紹了毫米波準(zhǔn)光技術(shù)中高斯束的傳播特性，詳細敘述了微波反射成像技術(shù)的基本理論，作為準(zhǔn)光光路設(shè)計的理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采用透鏡的3mm微波反射成像系統(tǒng)準(zhǔn)光光路，并利用CODE-V光學(xué)仿真軟件進行仿真。此套系統(tǒng)實現(xiàn)了2cm到