一种用于PIV试验的激光光纤片光生成方法与流程

本发明涉及空气动力学试验领域，具体涉及一种piv试验的激光片光生成方法。

背景技术：

1、piv技术是一种具有广阔发展前景的非接触式光学空间流动速度场测量技术，其具有对流场低或无干扰，空间分辨率高等特点，是目前为止最重要的空间流场特性参数测量手段之一，被广泛应用于各种流体力学实验当中，对流体力学理论的发展，以及各种地面交通工具、舰船、飞行器等的研制发挥了重要作用。随着新一代材料技术、激光技术、成像技术、图像处理技术等的快速进步以及新理论提出，piv技术也获得了快速发展，向着大视场、高精度、高时空分辨以及体空间测量和粒子追迹等方向发展。

2、常规piv试验中使用的照明光源为片状激光，通过很薄的片状激光照明流场中的粒子，应用piv试验系统相机拍摄示踪粒子图像，获得原始piv试验数据。

3、传统上，piv激光片光的生成，使用人工搭建的反射镜、光学支架、柱面镜等组成的光学系统或导光臂和柱面镜等组成的光学系统。一方面，人工搭建由反射镜、光学支架、柱面镜等组成的光学系统，由于试验环境条件的限制和光学系统的精密性，费时费力，且易受振动影响，导致光路发生变化，影响试验质量；另一方面，导光臂和柱面镜等组成的光学系统，虽然在实验室中开放环境可以高效的完成试验光路搭建，但在生产性环境中，比如风洞，同样受到机械结构，试验区域距离等的限制，导致导光臂无法安装和使用，或者安装环境受限，操作困难等问题。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种piv试验的激光片光生成方法，将高能量的piv试验系统激光器出射激光，通过多路光纤组成的光纤束进行传输，从而大幅提升piv试验激光片光准备效率。

2、为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：一种用于piv试验的激光光纤片光生成方法，如下：采用的设备包括激光分束组件、激光光纤耦合组件、光纤束、光纤准直合成组件和激光片光生成组件，piv试验系统的激光器出射激光，经由激光分束器将其等能量的分为多束；通过由多个光纤耦合器组成的激光光纤耦合组件，将激光分束组件产生的多束激光束分别耦合进相应数量的光纤进行传输；经由光纤束传输的激光通过光纤准直合成组件合成为一个长矩形条带状出射激光，而非原激光器发出的圆形激光束；由光纤准直合成组件生成的长矩形条带状出射激光进入激光片光生成组件；经由激光片光生成组件的激光片光张角和光腰调节，最终形成piv试验所需的激光片光。

3、本发明的优点及有益效果在于：本发明将高能量的piv试验系统激光器出射激光，通过等能量分光，降低了单路光纤的激光能量负载，并通过光纤准直合成组件将原激光器出射的圆形激光束整形为长矩形条带状激光，通过末端激光片光张角和光腰调节形成试验所需的激光片光，大幅改善piv试验激光片光准备效率；利用激光分束组件将高能量激光等能量的分为2束或2束以上，降低了单路光纤激光功率负载，扩展了本发明适用的piv试验系统激光器功率范围。相对于传统的激光导光臂传输和基于柱透镜组的激光片光生成装置，应用本发明形成试验装置可大幅缩短50％以上的piv试验激光片光准备时间。

技术特征：

1.一种用于piv试验的激光光纤片光生成方法，其特征在于，方法如下：采用的设备包括激光分束组件(1)、激光光纤耦合组件(2)、光纤束(3)、光纤准直合成组件(4)和激光片光生成组件(5)，piv试验系统的激光器出射激光，经由激光分束器(1)将其等能量的分为多束；通过由多个光纤耦合器组成的激光光纤耦合组件(2)，将激光分束组件(1)产生的多束激光束分别耦合进相应数量的光纤进行传输；经由光纤束(3)传输的激光通过光纤准直合成组件(4)合成为一个长矩形条带状出射激光；由光纤准直合成组件(4)生成的长矩形条带状出射激光进入激光片光生成组件(5)；经由激光片光生成组件(5)的激光片光张角和光腰调节，最终形成piv试验所需的激光片光。

技术总结
本发明公开了一种PIV试验的激光片光生成方法，PIV试验系统的激光器出射激光，经由激光分束器将其等能量的分为多束；通过由多个光纤耦合器组成的激光光纤耦合组件，将激光分束组件产生的多束激光束分别耦合进相应数量的光纤进行传输；经由光纤束传输的激光通过光纤准直合成组件合成为一个长矩形条带状出射激光，而非原激光器发出的圆形激光束；由光纤准直合成组件生成的长矩形条带状出射激光进入激光片光生成组件；经由激光片光生成组件的激光片光张角和光腰调节，最终形成PIV试验所需的激光片光。相对于传统的激光导光臂传输和基于柱透镜组的激光片光生成装置，本发明可大幅缩短PIV试验激光片光准备时间。

技术研发人员：尚金奎,李玉军,赵荣奂,衷洪杰,彭海波
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13