本論文的主要工作是研究超快飛秒光絲中的氮?dú)怆x子超輻射現(xiàn)象相關(guān)問題。氮?dú)怆x子超輻射是空氣激光前沿領(lǐng)域最熱門的研究課題之一,這一課題的焦點(diǎn)問題是超輻射產(chǎn)生的物理機(jī)理、性能優(yōu)化、及其控制,圍繞著這些焦點(diǎn)問題我們進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究,設(shè)計(jì)了泵浦-探測實(shí)驗(yàn)光路,我們擬通過實(shí)驗(yàn)探究超輻射產(chǎn)生的根本原因及影響其特征的基本參數(shù)并尋求對一些焦點(diǎn)問題及爭議的解決方案。具體的,我們通過泵浦探測實(shí)驗(yàn)探測氮?dú)怙w秒光絲的具時(shí)間分辨氮?dú)怆x子超輻射,分別在側(cè)向及前向探測熒光及超輻射隨時(shí)間演化的譜圖,并探測他們隨泵浦光偏振、種子光強(qiáng)度的依賴關(guān)系,以研究激發(fā)態(tài)和基態(tài)之間密度矩陣的對角項(xiàng)ρ_BB和非對角項(xiàng)ρ_BX的動力學(xué)過程,從而探究粒子數(shù)布居與偶極相干在超輻射過程中所起到的重要作用;更進(jìn)一步地,通過側(cè)向熒光偏振的探測,研究了氮?dú)怆x子熒光偏振特性以及電離的各向異性特性。具體研究內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面:（1）搭建具有高光譜分辨和高時(shí)間分辨能力的前向超輻射信號的泵浦探測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)上下能級布居數(shù)差的時(shí)間分辨測量;（2）搭建側(cè)向熒光同步探測系統(tǒng),研究飛秒光絲中氮?dú)怆x子熒光對泵浦光偏振的依賴關(guān)系... 

【文章來源】：遼寧師范大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氧分子的雙光子解離和基態(tài)氧原子產(chǎn)生的845nm的熒光發(fā)射Fig1.1Two-photonDissociationofOxygenMoleculesand845nmFluorescentEmissionfromGroundStateOxygen

遠(yuǎn)大于光束本身的瑞利長度而且飛秒激光本身足夠高的峰值能量會電離周圍的介質(zhì)分子形成一條明亮的等離子體通道。這種獨(dú)特的現(xiàn)象，就被稱為激光成絲。對于飛秒激光來說，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為強(qiáng)超短激光脈沖不適合在空氣中長距離傳輸。比如，在線性傳播機(jī)制中，一束初始脈寬為 fsP 30，束腰半徑為 5mmo 的飛秒激光在空氣中傳播，1 千米之后其強(qiáng)度減弱 5×103倍，這是光束衍射（100倍）和群速色散（50 倍）效應(yīng)共同引起的。但是，在 1995 年 G.Mourou 和 A.Braun等人的一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)卻打破了人們傳統(tǒng)觀念對這個(gè)問題的看法[11]他們這個(gè)實(shí)驗(yàn)在密西根大學(xué)的超快光學(xué)中心完成。他們發(fā)現(xiàn)，激光脈沖的強(qiáng)度不減弱反而是增強(qiáng)了，光束可以把放置在 10m 處的鏡子微弱的灼傷，但是放置在光束輸出口的鏡子卻完好無損。Michigan 大學(xué)的研究人員給出了解釋：鏡子上涂層的灼燒是由于激光的非線性效應(yīng)引起的，即激光的自聚焦效應(yīng)，在這種效應(yīng)的作用下，甚至可以將空氣分子電離成一條明亮的等離子通道，這種傳播被稱為成絲或者自通道傳播。從此以后，飛秒激光成絲現(xiàn)象引起了眾多研究者廣泛的興趣，不久之后，法國應(yīng)用學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科研人員發(fā)現(xiàn)飛秒激光成絲會發(fā)生在 50m 和 100m 之外[12]如圖 1.2 所示。

遼寧師范大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文1996 年，Nibbering 等人在實(shí)驗(yàn)中將 800nm 波長的激光在空氣中傳輸產(chǎn)生的光絲可以達(dá)到了幾百米[13]。2005 年，法國和德國聯(lián)合成立的 Teramobile 小組利用可以移動的太瓦量級飛秒激光裝置，最終觀察到激光脈沖無發(fā)散的傳輸了2350 米[14]。在激光垂直傳播的實(shí)驗(yàn)中會觀察到更大的成絲距離[15-16]，如圖 1.3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]飛秒激光在空氣中成絲的研究進(jìn)展[J]. 李蘇宇,金明星.  中國科技論文. 2016(17)
[2]Ultrafast gain dynamics in N2+ lasing from highly excited vibrational states pumped by circularly polarized femtosecond laser pulses[J]. 翟凱旋,李紫婷,謝紅強(qiáng),井晨睿,李貴花,曾斌,儲蔚,倪潔蕾,姚金平,程亞.  Chinese Optics Letters. 2015(05)
[3]飛秒激光成絲若干新效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 倪潔蕾,程亞.  深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版). 2014(01)
[4]戰(zhàn)術(shù)激光武器的應(yīng)用與分析[J]. 張鴻雁,徐錦,李言俊,張科,徐世錄.  激光與紅外. 2007(03)
[5]美國戰(zhàn)術(shù)激光武器轉(zhuǎn)型的思考[J]. 姜忠明.  光學(xué)技術(shù). 2006(S1)
[6]C/C復(fù)合材料基TaC涂層低功率激光燒蝕特征[J]. 李國棟,熊翔.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2005(03)
[7]脈沖激光微加工技術(shù)在MEMS中的應(yīng)用[J]. 李艷寧,唐潔,胡小唐,張國雄.  壓電與聲光. 2005(02)

碩士論文
[1]飛秒強(qiáng)激光誘導(dǎo)等離子體光譜研究[D]. 陳默.吉林大學(xué) 2015



本文編號：3349856