發(fā)布時間：2020-12-09 18:15

　　飛秒激光等離子體絲與電磁波的相互作用已經(jīng)成為激光技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn),然而將飛秒激光等離子體絲組成“柵欄”狀陣列對電磁波傳輸進(jìn)行屏蔽干擾的研究尚不充分。本文基于等離子體對電磁波反射、透射和吸收三個特性,開展了飛秒激光等離子體絲陣列對10GHz電磁波傳輸特性的影響研究,重點(diǎn)放在了光絲陣列參數(shù)、等離子體特征參數(shù)、陣列層數(shù)對電磁波傳輸特性的影響�；陔姶挪ㄔ诘入x子體中傳播方程,構(gòu)建了飛秒激光等離子體絲陣列與電磁波相互作用的數(shù)值仿真模型。使用有限元方法計(jì)算了電磁波反射率和透射率隨光絲陣列參數(shù)、等離子體特征參數(shù)、陣列層數(shù)的變化關(guān)系。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)電磁波的電場方向垂直于等離子體絲軸向時,電子沿著電場方向沒有足夠的運(yùn)動空間,不能響應(yīng)電場振蕩,所以無論電磁波相對于光絲陣列的入射角如何變化,陣列對電磁波完全沒有影響。同時還對比分析了相同尺寸的完美電導(dǎo)體絲陣列對不同頻率電磁波反射率和透射率的影響。增加絲的直徑或者電子數(shù)密度、減少陣列間距或者電子溫度都可以使反射率增加,透射率減小。當(dāng)?shù)入x子體絲陣列的電子數(shù)密度增加時,其“金屬性”也就越強(qiáng),對電磁波的反射率也就越高。當(dāng)碰撞頻率增加時,對電子的運(yùn)動限制也就越大... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）飛秒激光成絲現(xiàn)象；（ｂ）等離子體絲的橫截面??

經(jīng)整形鏡在空間上調(diào)制首次形成了中心對稱的環(huán)狀強(qiáng)度分布的等離子體波導(dǎo)。實(shí)??驗(yàn)中采用脈沖能量為１．５Ｊ，輸出脈寬為２７ｆｓ的飛秒激光系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了約１０３０根飛秒??光絲組成的空芯直徑為４５＿的圓柱形波導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)如圖１．２所示。研宄人員成功地利??用該波導(dǎo)進(jìn)行了電磁波傳輸實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示１０ＧＨｚ電磁波在該波導(dǎo)中傳輸?shù)碾姶??強(qiáng)度是自由空間傳輸電磁波強(qiáng)度的６倍。該實(shí)驗(yàn)成果將等離子體絲傳輸電磁波的研宄進(jìn)??展向前推進(jìn)了一大步。??６??

飛秒激光等離子體絲陣列對１０ＧＨｚ電磁波傳輸特性的影響??低的現(xiàn)象。此時的空氣對光束的作用類似于正透鏡，會使得光束在空氣中傳輸時自發(fā)的??向光軸匯聚，這就是克爾效應(yīng)引起的光束自聚焦，如圖２．１所示。這種自發(fā)的聚焦使得??激光脈沖傳輸一段距離以后中心的光強(qiáng)遠(yuǎn)大于激光發(fā)出時的光強(qiáng)，更容易超過介質(zhì)的擊??穿閾值，引發(fā)介質(zhì)的光擊穿。一般用自聚焦特征長度ＺＳＦ來描述自聚焦，其表達(dá)式為：??ｋｖ＝－）￣ｒ?（２－３３）??”Ａｈ??雖然特征長度與激光脈沖的初始光強(qiáng)／。有關(guān)，但是自聚焦發(fā)生的條件卻不取決于初??始光強(qiáng)，而是取決于激光脈沖的初始峰值功率Ｐｍａｘ。這是因?yàn)橹挥挟?dāng)初始峰值功率超過??自聚焦發(fā)生的臨界功率時，激光在傳輸過程中引發(fā)的空氣折射率變化才足夠使得空氣對??光束的自聚焦效應(yīng)克服光束本身的衍射效應(yīng)而使得整個光朿真正發(fā)生聚焦。一般我們將??激光脈沖在傳輸時可以發(fā)生自聚焦現(xiàn)象的臨界功率表示為足，其表達(dá)式為：??尸？＝３．７７／｝〇２／８碼《２?（２．３４）??其中，４表示激光脈沖的中心波長，自聚焦的臨界功率僅與介質(zhì)自身的性質(zhì)以及入射激??光波長有關(guān)。在此基礎(chǔ)上

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]求解非線性薛定諤方程的幾種方法[J]. 員保云,龐晶.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(04)
[2]毫米波與太赫茲波在等離子體中傳輸特性[J]. 馬平,秦龍,石安華,陳偉軍,趙青,黃潔.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(11)
[3]Intense broadband THz generation from femtosecond laser filamentation[J]. Tie-Jun Wang,Shuai Yuan,Yanping Chen,See Leang Chin.  Chinese Optics Letters. 2013(01)
[4]等離子體中電磁波傳輸特性理論與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 鄭靈,趙青,羅先剛,馬平,劉述章,黃成,邢曉俊,張春艷,陳旭霖.  物理學(xué)報(bào). 2012(15)
[5]Microwave Diagnostics for Studies of Electromagnetic Scattering by Fluorescent Lamp Plasma[J]. 何湘,陳建平,吳瑩,陳玉東,曾小軍,秦海潮,倪曉武.  Journal of Measurement Science and Instrumentation. 2010(01)
[6]真空中不同極化電磁波在微波等離子體噴流中的衰減特性實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊涓,朱冰,毛根旺,許映喬,劉俊平.  物理學(xué)報(bào). 2007(12)
[7]垂直入射電磁波在大氣壓非平衡等離子體層中的傳播特性[J]. 吳彬,林烈,吳承康,張澎,王永慶.  強(qiáng)激光與粒子束. 2005(02)

博士論文
[1]等離子鞘套地面模擬技術(shù)及電波傳播實(shí)驗(yàn)研究[D]. 謝楷.西安電子科技大學(xué) 2014
[2]激光等離子體的微波干擾和診斷研究[D]. 吳瑩.南京理工大學(xué) 2009
[3]強(qiáng)飛秒激光在大氣中的成絲非線性光學(xué)研究[D]. 郝作強(qiáng).中國科學(xué)院研究生院（物理研究所） 2007

碩士論文
[1]電磁波在等離子體中衰減系數(shù)的研究[D]. 宮琬鈺.華北電力大學(xué) 2014
[2]超短脈沖強(qiáng)激光高階克爾效應(yīng)模擬研究[D]. 付光宇.西南交通大學(xué) 2013



本文編號：2907277