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紫外飞秒激光相干光场空间调制对光丝效应影响的实验研究

作　者: 张一三
导　师: 丁良恩
学　校: 华东师范大学
专　业: 光学
关键词: 紫外飞秒激光 光丝 相干光场 空间调制 等离子体光栅 荧光强度
分类号: TN241
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


飞秒激光的等离子体光丝效应能够为原子分子物理、精密光谱学、激光化学和激光生物学等领域提供有力的研究手段和潜在应用。紫外波段的光丝效应研究具有光电离阈值低、等离子体产额高、非线性效应强等特点,逐步成为强激光物理研究领域的热点。随着紫外激光单脉冲能量的提高,由于光场空间分布的不规则,激光在传输过程中与介质相互作用不均匀,特别是多光丝的发生,造成能量的损失和光丝的崩溃。通过光场空间的调制可以改善激光束的光斑空间的不规则,实现对光丝过程的控制。本论文以非共线紫外飞秒激光的光场相干空间调制为基本方法,研究紫外相干光场作用下的光丝效应及其操控。开展的工作如下：1、非共线双光束紫外飞秒激光的空间相干及光场调制效应研究。当入射激光的波长一定时,随着两束相干光的夹角逐渐变大,相干区域里的相干条纹的间距逐渐变窄,条纹的数目会逐渐增加。另外,我们发现通过非共线双光束激光的空间相干,原先不均匀的激光光斑会出现规则的条纹,达到了改善光丝过程的操控目的。2、紫外双光束相干光场作用下的等离子体光栅产生和观测。当飞秒紫外相干光场下的空间等离子体光栅形成后,通过显微成像我们观测到由离子复合产生的明亮相间的干涉条纹。与单束紫外光丝的离子复合荧光强度相比,等离子体光栅区域内的荧光强度得到了显著的增强,并且随着入射激光能量的增加而增强。实验中,我们发现相干后紫外激光脉冲的光谱宽度展宽为4m,是相干前的2倍。3、基频光对等离子体光栅的进一步增强。我们将基频光引入等离子体光栅中,发现由后继的基频激光形成的光丝与等离子体光栅相互作用。当基频光和两束紫外相干光同步时,相互作用区域内的荧光会有显著的增强作用,约是紫外相干光场等离子体光栅荧光辐射的8倍。这说明由后继的基频光产生的光丝会对等离子体光栅荧光有补充作用。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章 绪论  13-26
  1.1 脉冲激光技术的发展  13-14
  1.2 超短脉冲激光在介质中的传输  14-16
  1.3 飞秒紫外激光的研究近况  16-19
  1.4 本论文研究的主要目的和内容  19-22
    1.4.1 论文的主要目的  19-20
    1.4.2 论文的主要内容  20-22
  参考文献  22-26
第二章 飞秒超短激光脉冲成丝简介  26-38
  2.1 超短激光脉冲在空气中成丝的主要物理模型  26-28
    2.1.1 自引导模型  26-27
    2.1.2 运动焦点模型  27
    2.1.3 空间动态补偿模型  27-28
  2.2 超短激光脉冲的成丝特性  28-30
    2.2.1 远距离传输  28-29
    2.2.2 光斑自整形效应  29-30
    2.2.3 "能库"  30
  2.3 光丝之间的相互作用  30-35
    2.3.1 锥角辐射  31-32
    2.3.2 超连续谱  32-33
    2.3.3 三次谐波  33-35
  2.4 小结  35-36
  参考文献  36-38
第三章 光场空间调制的原理和方法  38-53
  3.1 光场空间调制的原理简介  38-39
  3.2 光场空间调制的常见方法  39-44
    3.2.1 利用掩膜  39
    3.2.2 引入相差  39-40
    3.2.3 使用椭圆光  40-41
    3.2.4 使用网格或狭缝  41-43
    3.2.5 放置有效光阑  43-44
  3.3 干涉光场下的空间调制原理  44-48
    3.3.1 光场干涉理论  44-46
    3.3.2 双光束夹角对相干光场影响的数值模拟  46-48
  3.4 动态光栅  48-50
  3.5 小结  50-51
  参考文献  51-53
第四章 紫外相干光场对光丝空间调制的实验研究  53-68
  4.1 紫外相干光场空间光栅的形成  53-56
    4.1.1 紫外超短激光脉冲的获得  53-55
    4.1.2 飞秒紫外相干光场下空间动态光栅的形成  55-56
  4.2 紫外相干光场对光丝效应空间调制的研究  56-63
    4.2.1 入射光的夹角变化对相干条纹的影响  56-58
    4.2.2 光场空间调制对光谱的影响  58-61
    4.2.3 光场空间调制对光丝荧光强度的增强作用  61-63
  4.3 基频光对光丝荧光强度的影响  63-66
  4.4 小结  66-67
  参考文献  67-68
第五章 总结与展望  68-71
  5.1 论文总结  68-69
  5.2 下一步工作与设想  69-71
攻读硕士期间发表的论文  71-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 激光技术、微波激射技术 > 激光物理和基本理论
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