2014 Fiscal Year Annual Research Report
半導体レーザーを用いた革新的な高エンタルピー風洞の実現可能性の検証
| Project/Area Number |
26709065
|
|---|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
松井 信 静岡大学, 工学研究科, 准教授 (90547100)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | レーザー維持プラズマ / プラズマ診断 / レーザー分光 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまずレーザープラズマ生成装置の設計およびその製作を行った．プラズマ生成装置は従来のCO2レーザー用をベースとしているが，今回は半導体レーザーと集光レンズが一体型であるため，生成装置を移動ステージ上に固定し焦点位置を変更できるようにしている．半導体レーザーは1.1kWの浜松ホトニクス製であり，特注集光レンズにより垂直方向に0.35mm，水平方向に1.25mmまで集光が可能である．本年度は本レーザーの出力と電力の関係，作動時間と冷却水の関係及び集光精度の検査を行い，仕様を満たすことを確認した．次に着火用に金属棒を用いた予備実験を行ったが現在のところ定常なプラズマ生成維持には至っていない．そこで着火源としてYAGレーザーによるパルスプラズマを用いるため，生成器に着火レーザー用窓を新たに制作しており，次年度に実験を行う予定である．
上記レーザープラズマ生成系と平行してプラズマ温度を計測するための高感度レーザー吸収分光システムの開発を行った．高感度化は波長変調法（WMS）と集積共振器出力分光法（ICOS）を組み合わせたものであり，アルゴングロー放電間を用いて性能を評価したところそれぞれ40倍，1,600倍の感度向上が得られたが，両者を組み合わせると感度が両者の積つまり40×1,600=64,000 倍よりは一桁以上低くなることがわかった．そこで変調周波数，掃引周波数，カットオフ周波数をパラメータとして感度向上が最適になる条件を実験的に検証したところ，ICOSの実効光路長を維持したままさらにSN比を32倍向上させることに成功した．本結果はFrontier of Applied Plasma Technologyにて報告した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レーザー生成装置及び高出力半導体レーザーの整備は完了しており，次年度より本格的に着火試験にとりかかることが可能である．また同時並行で開発を行っている密度，温度計測法は計画より早く結果が出ており，学術雑誌に受理された．
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度はレーザープラズマ着火試験を本格化し，本年度開発したプラズマ診断法により着火時の電子密度分布，温度分布の時間履歴を取得する．これによりレーザー維持プラズマの生成条件と生成時の諸特性を取得し，定常維持ができない場合，維持時間と生成条件の関係を明らかにする予定である．また定常維持ができない場合，着火用YAGレーザーを繰り返し打つことで準定常維持ができるかを実験的に検証する．
|
