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碘等离子体激光产生的初步研究

作　者: 申英杰
导　师: 鲁建业
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 碘等离子体电子密度原子参数激光探针
分类号: TN241
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 43次
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内容摘要

碘激光在国防和民用方面具有良好的应用前景,但目前的碘激光用化学能作为泵浦源,体积大,易产生有毒物质,且运行时间短,严重影响了其应用范围。本工作中提出以碘等离子体为介质产生激光的三体复合机制,并从理论和实验两方面对该激光产生方案的可行性进行了初步研究。理论研究方面,编写了双温等离子体模拟程序,对Nd:YAG激光器的二倍频532nm激光泵浦固体碘产生的等离子体进行模拟计算,得到了不同激光功率密度下的等离子体密度、烧蚀压力、电子温度及平均离化度等参数。同时,应用量子化学方法UHF和CIS结合基组3-21G**分别对碘分子基态和几个低激发态进行扫描得到其基态和激发态的势能曲线,并从曲线计算得到碘分子的解离能。利用Cowan程序计算了碘原子一价离子相关能级的能量差、振子强度、自发辐射衰减速率以及跃迁谱线等原子参数。实验上,利用不同能量的激光泵浦固体碘产生等离子体,用飞秒激光做探针结合Mach-Zehnder干涉仪诊断碘等离子体的电子密度,通过CCD探测含有碘等离子体密度信息的干涉图样;并且,还利用光谱仪扫描kHz飞秒激光和Nd: YAG激光器的二倍频532nm激光泵浦固体碘产生的等离子体,得到了碘等离子体的荧光发射谱。结果表明,等离子体方式产生碘1.315μm受激辐射的可行性是非常大的。这些理论及实验研究结果为进一步探索小型化碘激光器运行机制提供了必要知识及技术储备。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究目的和意义  8-9
  1.2 碘原子激光器上能级碘原子的产生方法  9-11
  1.3 碘原子激光器研究进展  11-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-14
第2章碘等离子体为介质产生激光的理论模型  14-21
  2.1 引言  14
  2.2 碘等离子体激光产生的理论模型  14-19
    2.2.1 碘原子激光器的工作原理  14-16
    2.2.2 离子的电子碰撞复合（三体复合）  16-19
  2.3 激光产生等离子体的基本物理图像  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章碘原子一价离子参数的计算  21-30
  3.1 引言  21
  3.2 碘分子解离能的计算  21-23
    3.2.1 量子化学计算方法  21-22
    3.2.2 计算基组的确定  22-23
    3.2.3 碘分子势能曲线及其解离能的计算  23
  3.3 Cowan程序及运行情况  23-26
    3.3.1 Cowan程序的组成  23-24
    3.3.2 Cowan程序的输入与输出文件  24-26
  3.4 Cowan程序计算碘原子一价离子的结果  26-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章碘等离子体参数的计算  30-42
  4.1 引言  30
  4.2 双温等离子体模拟计算  30-41
    4.2.1 双温等离子体模拟计算理论模型  30-38
    4.2.2 双温等离子体模拟程序流程图（见附录）  38
    4.2.3 模拟计算结果及其分析  38-41
  4.3 本章小结  41-42
第5章碘等离子体电子密度诊断及发射谱的实验研究  42-53
  5.1 引言  42
  5.2 实验系统  42-45
    5.2.1 整体布局  42-43
    5.2.2 飞秒激光系统  43-45
    5.2.3 发射谱测量系统  45
  5.3 实验结果及分析  45-51
    5.3.1 碘等离子体电子密度测量结果及分析  45-48
    5.3.2 发射谱及分析  48-51
  5.4 本章小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-58
附录  58-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-61
致谢  61

碘等离子体激光产生的初步研究

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