毛细管放电泵浦46.9nm激光光斑与空间相干性的研究

发布时间：2020-05-08 13:18

【摘要】：毛细管放电泵浦46.9 nm软X射线激光是一种短波长激光,具有诸多普通波长激光所不具备的特性,比如高亮度、高相干性、单脉冲能量高和穿透能力强等。随着毛细管放电泵浦激光的迅速发展,46.9 nm激光在等离子体诊断、纳米成像等重要领域的应用前景十分广阔。已获得的类氖氩激光包括46.9 nm、69.8 nm和72.6 nm三个波长。其中,国际上对46.9 nm波长的激光的研究比较多。本文主要从理论数值模拟和实验方面对波长46.9 nm软X射线激光的空间特性进行研究,包括光斑的光强空间分布和空间相干性。在理论研究上,本文利用了光在等离子体柱中传播放大的模型,并且针对不同电子密度分布的情况模拟了激光的光斑光强分布情况,电子密度分布包括四次函数电子密度分布、抛物线电子密度分布和多次函数电子密度分布。之后,通过对增益分布函数、最大增益数值等参数的修改,进行了进一步的模拟,研究了不同条件下的激光光斑光强空间分布。在实验研究上,研究了不同气压条件下,46.9 nm激光的光斑光强分布情况和激光相对光强的变化情况。通过与理论模拟结果的比较,初步确定了不同条件下等离子体柱的内部电子密度和增益的分布情况。在此基础上使用杨氏双缝,研究了不同气压条件下,光斑不同横向位置处的激光条纹可见度的变化情况。同时研究了不同气压条件下,激光最大条纹可见度的变化情况。最后研究了不同毛细管长度条件下的激光光强分布与相对光强变化,以及激光条纹可见度的变化情况。本文分析了激光空间相干性变化的因素,得到激光空间相干性与激光的传输放大过程有十分密切的关系,即激光放大越充分,其空间相干性越好。对应的具体表现为在相同条件下、激光空间相干性与激光光强呈现正相关的联系。通过对毛细管放电泵浦46.9 nm激光的空间特性的模拟和实验研究,可以了解不同激光光强分布时的等离子体柱的内部电子与增益分布情况,进而可以改变实验条件,获得性能良好的激光输出。通过对不同条件下,激光空间相干性的研究,可以了解影响空间相干性的因素。这些结果,对于产生高增益、高空间相干性的激光具有很好的指导意义,也为46.9 nm激光的实际应用做了一些铺垫。
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文为透过放置于距离毛细管出口 1.5 cm 处，针孔间隔为 300 μm、直径为 150 μm 的三针孔线性列阵后，光谱仪获得的光强分布情况。从激光的远场分布可以看出，激光中心强度大，说明等离子体的增益主要集中于其轴心位置；但是有时其强度分布会出现中心有略微凹陷的情况，说明等离子体轴心处的增益不再是最佳增益。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文为透过放置于距离毛细管出口 1.5 cm 处，针孔间隔为 300 μm、直径为 150 μm 的三针孔线性列阵后，光谱仪获得的光强分布情况。从激光的远场分布可以看出，激光中心强度大，说明等离子体的增益主要集中于其轴心位置；但是有时其强度分布会出现中心有略微凹陷的情况，，说明等离子体轴心处的增益不再是最佳增益。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN24

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本文编号：2654701