[发明专利]基于时频映射对乙炔燃烧过程的高精度超快探测

权利要求书

1.基于时频映射对乙炔燃烧过程的高精度超快探测，其特征在于，包括：

时域拉伸模块(1)，所述时域拉伸模块(1)用于将单光学频率梳发出飞秒脉冲展宽至纳秒级，包括光学频率梳(11)、可调谐滤波器(12)、色散补偿光纤(13)和功率放大器(14)；

时频映射模块(2)，所述时频映射模块(2)用于形成多种振荡频率的干涉条纹，寻找时频映射曲线，包括分束器(15)、衰减器(16)、电动光纤延时线(17)和耦合器(18)；

动态燃烧探测模块(3)，所述动态燃烧探测模块(3)用于得到乙炔气体燃烧的瞬态现象，包括整形器(19)、乙炔-氧气燃烧池(20)、光谱仪(21)、光电探测器(22)和示波器(23)；

所述时域拉伸模块(1)中光学频率梳(11)依次与可调谐滤波器(12)、色散补偿光纤(13)和功率放大器(14)连接，得到展宽脉冲，所述展宽脉冲进入时频映射模块(2)，经分束器(15)分为两路，一路经衰减器(16)，一路经电动光纤延时线(17)，在耦合器(18)中合束得到探测光，所述探测光进入动态燃烧探测模块(3)，经整形器(19)和乙炔-氧气燃烧池(20)后，先传入光谱仪(21)得到频谱信息，后将光谱仪(21)替换为光电探测器(22)和示波器(23)得到动态燃烧信息。

2.根据权力要求1所述的基于时频映射对乙炔燃烧过程的高精度超快探测，其特征在于，所述色散补偿光纤(13)将光学频率梳(11)发出的飞秒脉冲展宽至重复周期，在一个周期内完整地记录乙炔气体燃烧的瞬态现象，从而实现了纳秒级的超快探测，并且降低了光电探测器(22)和示波器(23)采集分辨能力的需求。

3.根据权力要求1所述的基于时频映射对乙炔燃烧过程的高精度超快探测，其特征在于，所述色散补偿光纤(13)可以建模为线性时不变系统，将不同阶数的色散看做子系统，整体的传递函数即为各子系统传递函数的乘积：

其中β_n是n阶色散的模式传播函数，w是光脉冲的中心频率，L是色散补偿光纤(13)的长度。

所述色散补偿光纤(13)仅存在一阶色散和二阶色散时，频域和时域上的的输出分别为：

A₁(w)＝H1(w)A₀(w)       (2)

其中，是H_I(w)的逆傅里叶变换，h₀复振幅，t_R＝t-β₁L，A₀(w)是输入脉冲。

输出在时域与频域之间存在着映射关系，当仅考虑至二阶色散时，映射因子为线性因子，即β₂L，当考虑至高阶色散时，映射因子往往是非线性。

4.根据权力要求1所述的基于时频映射对乙炔燃烧过程的高精度超快探测，其特征在于，所述展宽脉冲经时频映射模块(2)得到含有多种振荡频率的探测光，在光谱仪(21)与示波器(23)中寻找所述探测光的峰值点进行非线性的多项式拟合，完成时频映射曲线的寻找，从而可以将示波器(23)探测到的时域信号转化到频域中进行解析。