本文關(guān)鍵詞：強(qiáng)飛秒激光誘導(dǎo)平面成絲光譜成像研究

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【摘要】：飛秒光絲是指強(qiáng)飛秒激光脈沖在透明的光學(xué)介質(zhì)中傳輸時(shí)所形成的一段光強(qiáng)鉗制的細(xì)絲狀等離子體區(qū)域。由于飛秒光絲具有高強(qiáng)度、長(zhǎng)距離無(wú)衍射傳輸、等離子體導(dǎo)電等特性,光絲在激光引雷,燃燒診斷,空氣激光,大氣痕量分子遠(yuǎn)程探測(cè)等研究領(lǐng)域具有較高的應(yīng)用前景。在大氣痕量分子探測(cè)方面,利用飛秒光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù),人們已測(cè)量了幾種碳?xì)湫》肿?如甲烷,乙炔等,但在測(cè)量大氣有機(jī)大分子方面研究報(bào)道較少。此外,由于光絲單絲直徑只有百微米量級(jí),只能通過(guò)空間掃描方式測(cè)量大氣痕量分子的二維空間濃度分布。因此,本文開(kāi)展了飛秒光絲誘導(dǎo)有機(jī)大分子光譜及平面成絲二維空間光譜成像研究,首先利用光絲誘導(dǎo)非線性光譜技術(shù)測(cè)量了碘分子及幾種有機(jī)大分子的非線性熒光光譜,展示了飛秒光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù)在探測(cè)物態(tài)變化、分辨多種不同有機(jī)分子的可行性;隨后根據(jù)溶液中成絲功率閾值低,易成絲特點(diǎn),利用光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù)重點(diǎn)研究了強(qiáng)飛秒激光在溶液中的平面成絲有非線性光譜和成絲特性,發(fā)展基于平面成絲技術(shù)的分子濃度空間分布測(cè)量方法。本文主要研究?jī)?nèi)容和工作創(chuàng)新性概述如下:1、利用飛秒激光大氣成絲所產(chǎn)生的高強(qiáng)激光與碘升華過(guò)程中在空氣中的碘氣分子的非線性相互作用,獲得了碘氣分子在341.6 nm(D-X~1?_g~+躍遷)處的特征熒光譜線。采用時(shí)間分辨光譜方法消除了空氣中氮分子熒光光譜對(duì)信號(hào)的干擾影響,得到了清晰的碘分子特征熒光光譜,并觀察到碘分子熒光強(qiáng)度隨著加熱溫度以及測(cè)量位置與固態(tài)碘樣品距離的改變而明顯變化。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度和光絲測(cè)量位置與固態(tài)碘單質(zhì)樣品距離的調(diào)節(jié)控制,我們進(jìn)一步得出了碘升華過(guò)程中碘分子濃度與溫度和升華路徑的關(guān)系,展示了光絲誘導(dǎo)非線性光譜技術(shù)在探索物態(tài)變化規(guī)律方向上的應(yīng)用可行性。2、利用飛秒光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù)展示了利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種有機(jī)大分子探測(cè)的可行性,獲得了甲酸、乙醇、正丙醇、異丙醇、乙酸乙酯、丁酮六種有機(jī)分子的指紋光譜。通過(guò)光譜分析獲得了這些分子不同光譜熒光特征峰的相對(duì)比值。我們隨后以正丙醇和異丙醇這兩種化學(xué)成分完全相同但OH官能團(tuán)位置不同的同分異構(gòu)體有機(jī)分子為例,展示了利用光絲誘導(dǎo)光譜方法分辨有機(jī)同分異構(gòu)體分子的可行性,為有機(jī)化合物同分異構(gòu)體的區(qū)分和鑒定提供了新的測(cè)量手段。3、根據(jù)溶液中成絲功率閾值低,易成絲的特點(diǎn),我們通過(guò)柱透鏡聚焦飛秒激光,利用光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù)研究了摻雜微量羅丹明B(熒光發(fā)光峰為610nm,橙色可見(jiàn)光范圍)的甲醇溶液中多絲成絲特性和多絲空間分布。我們首先從側(cè)面和正上方觀察多絲分布,發(fā)現(xiàn)該方法可以形成平面狀多絲分布。我們隨后利用激光刻蝕法通過(guò)光絲高功率密度特性刻蝕鍍有一定厚度銀膜的二氧化硅蓋玻片,通過(guò)顯微鏡和掃描電鏡的手段探測(cè)銀膜破損狀況,直接從正面直接探測(cè)了平面多絲分布,發(fā)現(xiàn)平面內(nèi)的多絲由一列單絲組成,成絲寬度受限于入射光直徑。平面狀多絲的實(shí)現(xiàn)為利用光絲誘導(dǎo)非線性熒光技術(shù)研究燃燒、大氣分子二維空間濃度分布提供了一種測(cè)量手段。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN249

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