【摘要】：X射線激光以其脈沖瞬時功率大、單光子能量高,波長短等特點在微觀領(lǐng)域擁有著重要作用。而在眾多X射線激光泵浦方案中,毛細管放電方案憑借增益區(qū)長,能量轉(zhuǎn)換效率高,結(jié)構(gòu)簡單體積小等優(yōu)點被各國廣泛應(yīng)用。自從1994年第一束類氖氬46.9nm激光產(chǎn)生以來,許多小組都對激光光強和激光時間、空間分布進行了測量。然而對于輔助氣體對毛細管放電46.9nm激光影響的研究卻寥寥無幾。本文在增益飽和條件下從理論和實驗上探究了輔助氣體He對毛細管放電46.9nm激光輸出特性的影響。本文在理論上采用幾何光學近似方法,模擬了在不同電子密度分布情況下,46.9nm激光在等離子體柱中傳播軌跡。之后分別計算了激光在不同拋物線型和不同凹陷程度的電子密度分布情況下的空間分布,并計算了電子密度分布為拋物線型和有凹陷時,增益的不同凹陷程度對激光空間分布的影響,總結(jié)了不同電子密度分布和增益分布下激光空間分布變化規(guī)律。實驗上,本文首先測量了不同Ar氣壓對46.9nm激光光強的影響,找到了可以產(chǎn)生46.9nm激光的氣壓范圍,并采用CCD測量了不同Ar氣壓時對激光空間分布的影響,總結(jié)出激光發(fā)散角與初始Ar氣壓的關(guān)系。然后測量了輔助氣體He對激光光強的影響,找到了激光最強時的摻He比例和光強增加比例。最后測量了輔助氣體He對激光空間分布的影響。將實驗結(jié)果與理論計算結(jié)果對比,分析了摻入輔助氣體He對激光產(chǎn)生影響的可能原因。對輔助氣體He對毛細管放電46.9nm激光輸出特性影響的研究有助于提高激光輸出,改善光束質(zhì)量,這對軟X射線的應(yīng)用有重要意義。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN24
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文1995 年 Rocca 小組[15]測量了遠場 46.9nm 類氖氬軟 X 射線激光分布圖像。類氬46.9nm激光透過直徑為0.15mm的單針孔的遠場分布圖像如錯誤!未找到引用。(a)所示，該小組采用掠入射譜儀儀記錄光斑，小孔到毛細管的距離為 1.5cm。.9nm 激光經(jīng)過三針孔線性陣列的遠場分布圖像如錯誤!未找到引用源。(b)所示。錯誤!未找到引用源。可以看出，無論毛細管放電 46.9nm 激光通過是單針孔還是針孔的遠場分布，光強均是在中心處最大，這說明毛細管中心區(qū)域增益較大。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文1995 年 Rocca 小組[15]測量了遠場 46.9nm 類氖氬軟 X 射線激光分布圖像。類氬46.9nm激光透過直徑為0.15mm的單針孔的遠場分布圖像如錯誤!未找到引用。(a)所示，該小組采用掠入射譜儀儀記錄光斑，小孔到毛細管的距離為 1.5cm。.9nm 激光經(jīng)過三針孔線性陣列的遠場分布圖像如錯誤!未找到引用源。(b)所示。錯誤!未找到引用源。可以看出，無論毛細管放電 46.9nm 激光通過是單針孔還是針孔的遠場分布，光強均是在中心處最大，這說明毛細管中心區(qū)域增益較大。

圖 0-1 單針孔和三針孔的激光遠場分布圖像[15]圖 1-2 46.9nm 軟 X 射線激光脈沖[15]1996 年，Rocca 小組[16]采用直徑為 4mm 的毛細管，均在氣壓為 600 mTorr純氬氣的條件下放電，在毛細管外加軸向磁場于，測量了光強空間分布的變化。圖 1-5 分別為在有磁場和無磁場時激光光強分布輪廓。他們發(fā)現(xiàn)有磁場時光束質(zhì)量更好。他們認為磁場可以使等離子體電子密度更加均勻，采用數(shù)值計算模擬了實驗上獲得的光強分布情況，他們認為這可能是增益在軸心有凹陷導致的，這對于解釋本實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象有借鑒意義。最重要的是，他們分析了增益在軸心有凹陷的情況如圖 1-3，此時激光空間分布如圖 1-4。意大利小組借鑒軸心有凹陷的增益分布很好的解釋了實驗所得到的環(huán)形光斑。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 邵明振;邵春雷;;高功率脈沖TEA CO_2激光器主機結(jié)構(gòu)設(shè)計與流場優(yōu)化[J];紅外與激光工程;2012年06期

2 曲彥臣;任德明;趙衛(wèi)疆;陳春雨;胡孝勇;劉逢梅;;小型折疊腔自由振蕩TEA CO_2激光器實驗研究[J];紅外與激光工程;2007年05期

3 張新陸,王騏,程元麗;柱狀等離子體側(cè)漏光線對光強分布的影響[J];激光技術(shù);2003年02期

4 肖榮詩,梅漢華,左鐵釧;輔助氣體對CO_2激光焊接光致等離子體屏蔽的影響[J];中國激光;1998年11期

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3 欒伯晗;毛細管放電等離子體狀態(tài)研究及低氣壓X光激光輸出[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

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2 張文紅;毛細管放電69.8nm軟X射線激光時間特性的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

3 李連波;毛細管放電69.8nm激光強度空間分布特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

本文編號：2791207