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飞秒激光驱动惰性气体产生高次谐波的实验研究

作　者: 卢志辉
导　师: 杨振宇
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 高次谐波飞秒激光软X射线平场光栅谱仪
分类号: O437
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着飞秒激光技术的发展,激光峰值功率密度的提高,激光与物质相互作用进入了强场物理领域而产生了一系列新的现象。高次谐波辐射就是其中一个具有重要意义的现象。现在为了了解原子的细微物理结构以及对超快物理过程的探测急切的需要具有阿秒量级的激光脉冲作为工具。而另一方面,相干X射线激光在外科手术、超高速半导体设备检测以及化学反应的跟踪等方面也是急需的。而高次谐波由于其比较特殊的性质是目前作为阿秒脉冲以及相干X射线的产生手段之一。本文先对高次谐波的主要基本理论进行了介绍,着重于高次谐波实验方面的研究。先介绍了我们所用的各种实验装置的设计以及实验系统的建立。分析了我们所用的飞秒激光系统的原理以及所用的技术。介绍了诊断腔中的光路设计以及平场光栅光谱仪的定标方法,有效的实现了谐波的探测以及谐波谱的解谱。利用建立的高次谐波实验平台探测到了空气和氩气的高次谐波谱,并且分析了不同的聚焦位置和气压对谐波产生的影响。实验数据表明,驱动激光的聚焦位置会对谐波谱产生显著的影响,这主要是由于超快激光的自引导效应。气压对谐波谱的影响方面,随着气压的升高,谐波强度会随之上升,而到达某个最佳气压后,谐波强度会随着气压的继续升高而下降。在这个过程中,不同级次的谐波对应的最佳的气压不同。这主要是由于气体的气压升高使谐波强度升高的同时也会对相位匹配产生显著的影响,当气压的升高造成的谐波强度的增益与引起的相位失配造成的谐波强度的下降抵消,此时的气压就是最佳气压,同时不同级次的谐波的相位匹配条件不同,这也解释了为什么不同级次的谐波对应不同的最佳气压。

飞秒激光驱动惰性气体产生高次谐波的实验研究

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