飛秒激光產(chǎn)生空氣等離子體和超亮噴射狀光束的特性研究.pdf

1、本論文從光與物質(zhì)非線性相互作用的基本規(guī)律出發(fā)，通過數(shù)值求解電子密度速率方程，驗(yàn)證了近年來國外學(xué)者關(guān)于強(qiáng)激光脈沖在水中產(chǎn)生等離子體的時(shí)間演化特性的理論研究結(jié)果，并由此進(jìn)一步揭示飛秒激光在空氣中產(chǎn)生等離子體的時(shí)空特性，而后深入分析飛秒激光脈沖電離空氣產(chǎn)生超亮噴射狀光束的原因。本論文的核心研究內(nèi)容如下:
　　(1)對(duì)包含有多光子電離、隧道電離、碰撞電離、電子空間擴(kuò)散和復(fù)合作用的電子密度速率方程進(jìn)行了分析和數(shù)值模擬，驗(yàn)證了國外學(xué)者對(duì)納秒、

2、皮秒和飛秒激光脈沖在水中產(chǎn)生等離子體的動(dòng)態(tài)特性的理論計(jì)算結(jié)果。同時(shí)也驗(yàn)證了他們關(guān)于對(duì)激光擊穿閾值、吸收系數(shù)和能量密度分別與激光脈沖寬度的變化關(guān)系。為研究飛秒激光在空氣中形成等離子體奠定了理論分析基礎(chǔ)。
　　(2)本論文對(duì)飛秒激光在緊聚焦條件下，產(chǎn)生空氣等離子體的時(shí)空特性進(jìn)行了理論分析。數(shù)值模擬結(jié)果表明:在時(shí)間特性方面，焦點(diǎn)處的空氣自由電子密度在激光脈沖達(dá)到峰值之前，就已經(jīng)達(dá)到了飽和;而在空間特性方面，隨著激光脈沖的聚焦，在靠近焦點(diǎn)

3、前方的空氣首先被電離，并隨之出現(xiàn)一個(gè)中心區(qū)域達(dá)到飽和、邊緣具有很高折射率梯度和近似橢圓狀的等離子區(qū)域，隨著激光脈沖繼續(xù)向前傳播，該空氣等離子體區(qū)隨激光光束的聚焦形狀進(jìn)一步延伸，直至形成一個(gè)對(duì)稱的雙卵形結(jié)構(gòu)，然后慢慢消失，直到恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這一結(jié)果與30 kPa壓強(qiáng)的低真空條件下獲得的實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果相一致。
　　(3)論文從實(shí)驗(yàn)上和理論上研究了匯聚飛秒激光通過誘導(dǎo)空氣電離產(chǎn)生超亮噴射狀光束的重要物理現(xiàn)象。在緊聚焦實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)平移或者