當(dāng)超短脈沖激光功率大于其在光學(xué)介質(zhì)中的自聚焦臨界功率時,由于克爾自聚焦和等離子體散焦效應(yīng)的動態(tài)平衡作用,會在介質(zhì)中形成等離子體細絲,等離子體絲具有很多獨特的優(yōu)點而在很多研究領(lǐng)域有著很廣闊的應(yīng)用。針對飛秒激光成絲的不同應(yīng)用領(lǐng)域,圓錐透鏡對光束不同的匯聚方式使它成為一種具有獨特優(yōu)勢能實現(xiàn)成絲優(yōu)化控制的的光學(xué)元件。本論文首先對飛秒激光成絲進行簡要的概述,討論了近年來使用圓錐透鏡在不同非線性介質(zhì)中（氣體、固體、液體）進行成絲、超連續(xù)輻射優(yōu)化控制的最新研究進展。其次,對圓錐透鏡控制飛秒激光成絲所涉及的物理機制進行解釋,并使用Zemax軟件模擬了貝塞爾光束焦深區(qū)域隨著凹透鏡與圓錐透鏡距離增加時的變化規(guī)律。在實驗方面,研究了改變實驗參數(shù)（凹透鏡與與圓錐透鏡的距離、圓錐透鏡的角度、入射激光能量）對等離子體絲及超連續(xù)輻射的影響。研究結(jié)果表明使用凹透鏡與圓錐透鏡組合可以很好地對等離子體絲及伴隨的超連續(xù)輻射進行優(yōu)化控制,進一步為成絲、超連續(xù)輻射在更多領(lǐng)域的應(yīng)用提供一種便捷的方法。 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：45 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

a聚焦透鏡獲得的錐角輻射b圓錐透鏡獲得的錐角輻射[35]

圖 1.2 不同角度圓錐透鏡所獲得的超連續(xù)輻射[39](a)170°，(b)175°，(c)178°實驗結(jié)果表明在相同能量下，170°的圓錐透鏡比 175°、178°的圓錐透鏡所獲得續(xù)輻射光譜的強度更強，光譜的展寬范圍更大。從近年來使用圓錐透鏡在固體中進行成絲及超連續(xù)輻射的優(yōu)化控制的研究現(xiàn)狀出，學(xué)者所做的模擬相對較少，實驗內(nèi)容較多。盡管使用不同種類的固體介質(zhì)得展寬更大的超連續(xù)輻射光譜，但對其產(chǎn)生過程所涉及到的物理機制需要做更的討論。3 圓錐透鏡在液體中實現(xiàn)成絲、超連續(xù)輻射優(yōu)化控制相對于使用圓錐透鏡控制飛秒激光在氣體和固體中成絲，成絲領(lǐng)域的學(xué)者在液做研究較少，主要為甲醇和水。2005 年，Polesana 等人實驗和理論模擬了使用圓錐透鏡控制皮秒激光在甲醇中[40]，研究結(jié)果表明，貝塞爾光束與高斯光束相比在甲醇液體中可以獲得相對較離子體絲，并進一步研究了激光不同傳輸位置處的多絲分布情況。發(fā)現(xiàn)改變介深區(qū)域的位置可以影響等離子體絲的長度、多絲的分布及伴隨的非線性效應(yīng)等

進行精確控制以實現(xiàn)對物質(zhì)的高精度探測。而未來白光激光雷達的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在光雷達與衛(wèi)星相互輔助，利用衛(wèi)星的優(yōu)勢大面積提高探測范圍，多種探測模式相互合，提高數(shù)據(jù)處理技術(shù)等方法既可以節(jié)約成本，又可以滿足更多領(lǐng)域的要求。4.3 激光誘導(dǎo)放電近年來自然災(zāi)害的發(fā)生，例如暴雪、閃電、冰雹等給人類的生存及發(fā)展都帶來了在的威脅與隱患。人們通過科學(xué)研究逐漸把飛秒激光成絲列為一項可以實現(xiàn)減小自災(zāi)害的國家項目，并通過改變成絲的長度、強度及位置來實現(xiàn)大氣的控制。在 7代初，科學(xué)家們對激光放電有著濃厚的興趣，但由于納秒激光并不能形成長的等離體細絲，導(dǎo)致激光誘導(dǎo)放電實驗研究處于停滯階段。而隨著學(xué)者們發(fā)現(xiàn)飛秒激光可在空氣中產(chǎn)生千米長的等離子體絲，激光誘導(dǎo)放電實驗才再次引起了成絲領(lǐng)域?qū)W者高度重視。激光放電的基本原理[48]為飛秒激光在空氣中形成的等離子體絲與電壓兩產(chǎn)生電弧作用，并誘導(dǎo)電弧沿著等離子體絲的方向進行放電。而在誘導(dǎo)放電的過程，并不是等離子體絲所有的能量都會釋放來引導(dǎo)放電，有一部分絲的能量作為能量景池來引導(dǎo)等離子體絲的傳輸。2007 年，張喆等人通過實驗證明激光誘導(dǎo)放電長大于沒有激光作用時自由放電長度[49]，如圖 1.3 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]飛秒激光成絲現(xiàn)象中多絲控制的研究[D]. 孫曉東.南開大學(xué) 2012

碩士論文
[1]激光成絲條件及液體溫度對超連續(xù)輻射的影響[D]. 王興生.長春理工大學(xué) 2016
[2]飛秒激光在納米粒子摻雜液體中的超連續(xù)輻射[D]. 任遠.長春理工大學(xué) 2014
[3]飛秒激光在石英玻璃及氟化鋇中產(chǎn)生超連續(xù)輻射的研究[D]. 孟憲飛.長春理工大學(xué) 2014



本文編號：3513032