發(fā)布時(shí)間：2021-11-23 03:30

　　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(shí),由于克爾自聚焦和等離子體散焦效應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡作用,會(huì)在介質(zhì)中形成等離子體細(xì)絲,等離子體絲具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而在很多研究領(lǐng)域有著很廣闊的應(yīng)用。針對(duì)飛秒激光成絲的不同應(yīng)用領(lǐng)域,圓錐透鏡對(duì)光束不同的匯聚方式使它成為一種具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)能實(shí)現(xiàn)成絲優(yōu)化控制的的光學(xué)元件。本論文首先對(duì)飛秒激光成絲進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述,討論了近年來(lái)使用圓錐透鏡在不同非線性介質(zhì)中（氣體、固體、液體）進(jìn)行成絲、超連續(xù)輻射優(yōu)化控制的最新研究進(jìn)展。其次,對(duì)圓錐透鏡控制飛秒激光成絲所涉及的物理機(jī)制進(jìn)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(shí)的變化規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)方面,研究了改變實(shí)驗(yàn)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(duì)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(duì)等離子體絲及伴隨的超連續(xù)輻射進(jìn)行優(yōu)化控制,進(jìn)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(lái)源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：45 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)度更強(qiáng)，光譜的展寬范圍更大。從近年來(lái)使用圓錐透鏡在固體中進(jìn)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(duì)較少，實(shí)驗(yàn)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(duì)其產(chǎn)生過(guò)程所涉及到的物理機(jī)制需要做更的討論。3 圓錐透鏡在液體中實(shí)現(xiàn)成絲、超連續(xù)輻射優(yōu)化控制相對(duì)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(shí)驗(yàn)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(duì)較離子體絲，并進(jìn)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(zhǎng)度、多絲的分布及伴隨的非線性效應(yīng)等

進(jìn)行精確控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的高精度探測(cè)。而未來(lái)白光激光雷達(dá)的發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在光雷達(dá)與衛(wèi)星相互輔助，利用衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)大面積提高探測(cè)范圍，多種探測(cè)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(lái)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(lái)了在的威脅與隱患。人們通過(guò)科學(xué)研究逐漸把飛秒激光成絲列為一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)減小自災(zāi)害的國(guó)家項(xiàng)目，并通過(guò)改變成絲的長(zhǎng)度、強(qiáng)度及位置來(lái)實(shí)現(xiàn)大氣的控制。在 7代初，科學(xué)家們對(duì)激光放電有著濃厚的興趣，但由于納秒激光并不能形成長(zhǎng)的等離體細(xì)絲，導(dǎo)致激光誘導(dǎo)放電實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)的等離子體絲，激光誘導(dǎo)放電實(shí)驗(yàn)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(jìn)行放電。而在誘導(dǎo)放電的過(guò)程，并不是等離子體絲所有的能量都會(huì)釋放來(lái)引導(dǎo)放電，有一部分絲的能量作為能量景池來(lái)引導(dǎo)等離子體絲的傳輸。2007 年，張喆等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明激光誘導(dǎo)放電長(zhǎng)大于沒(méi)有激光作用時(shí)自由放電長(zhǎng)度[49]，如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]飛秒激光成絲現(xiàn)象中光強(qiáng)鉗制效應(yīng)研究[D]. 徐圣奇.南開(kāi)大學(xué) 2012
[2]飛秒激光成絲現(xiàn)象中多絲控制的研究[D]. 孫曉東.南開(kāi)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]激光成絲條件及液體溫度對(duì)超連續(xù)輻射的影響[D]. 王興生.長(zhǎng)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(yuǎn).長(zhǎng)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(zhǎng)春理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3513032