飞秒光丝中氮气离子超辐射相关问题研究
发布时间：2021-08-18 12:06
本论文的主要工作是研究超快飞秒光丝中的氮气离子超辐射现象相关问题。氮气离子超辐射是空气激光前沿领域最热门的研究课题之一,这一课题的焦点问题是超辐射产生的物理机理、性能优化、及其控制,围绕着这些焦点问题我们进行了相关的实验研究,设计了泵浦-探测实验光路,我们拟通过实验探究超辐射产生的根本原因及影响其特征的基本参数并寻求对一些焦点问题及争议的解决方案。具体的,我们通过泵浦探测实验探测氮气飞秒光丝的具时间分辨氮气离子超辐射,分别在侧向及前向探测荧光及超辐射随时间演化的谱图,并探测他们随泵浦光偏振、种子光强度的依赖关系,以研究激发态和基态之间密度矩阵的对角项ρBB和非对角项ρBX的动力学过程,从而探究粒子数布居与偶极相干在超辐射过程中所起到的重要作用;更进一步地,通过侧向荧光偏振的探测,研究了氮气离子荧光偏振特性以及电离的各向异性特性。具体研究内容包括以下两个方面:（1）搭建具有高光谱分辨和高时间分辨能力的前向超辐射信号的泵浦探测系统,实现上下能级布居数差的时间分辨测量;（2）搭建侧向荧光同步探测系统,研究飞秒光丝中氮气离子荧光对泵浦光偏振的依赖关系...
【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧分子的双光子解离和基态氧原子产生的845nm的荧光发射Fig1.1Two-photonDissociationofOxygenMoleculesand845nmFluorescentEmissionfromGroundStateOxygen
远大于光束本身的瑞利长度而且飞秒激光本身足够高的峰值能量会电离周围的介质分子形成一条明亮的等离子体通道。这种独特的现象，就被称为激光成丝。对于飞秒激光来说，传统观念认为强超短激光脉冲不适合在空气中长距离传输。比如，在线性传播机制中，一束初始脉宽为 fsP 30，束腰半径为 5mmo 的飞秒激光在空气中传播，1 千米之后其强度减弱 5×103倍，这是光束衍射（100倍）和群速色散（50 倍）效应共同引起的。但是，在 1995 年 G.Mourou 和 A.Braun等人的一个著名的实验却打破了人们传统观念对这个问题的看法[11]他们这个实验在密西根大学的超快光学中心完成。他们发现，激光脉冲的强度不减弱反而是增强了，光束可以把放置在 10m 处的镜子微弱的灼伤，但是放置在光束输出口的镜子却完好无损。Michigan 大学的研究人员给出了解释：镜子上涂层的灼烧是由于激光的非线性效应引起的，即激光的自聚焦效应，在这种效应的作用下，甚至可以将空气分子电离成一条明亮的等离子通道，这种传播被称为成丝或者自通道传播。从此以后，飞秒激光成丝现象引起了众多研究者广泛的兴趣，不久之后，法国应用学实验室的科研人员发现飞秒激光成丝会发生在 50m 和 100m 之外[12]如图 1.2 所示。
辽宁师范大学硕士研究生学位论文1996 年，Nibbering 等人在实验中将 800nm 波长的激光在空气中传输产生的光丝可以达到了几百米[13]。2005 年，法国和德国联合成立的 Teramobile 小组利用可以移动的太瓦量级飞秒激光装置，最终观察到激光脉冲无发散的传输了2350 米[14]。在激光垂直传播的实验中会观察到更大的成丝距离[15-16]，如图 1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光在空气中成丝的研究进展[J]. 李苏宇,金明星. 中国科技论文. 2016(17)
[2]Ultrafast gain dynamics in N2+ lasing from highly excited vibrational states pumped by circularly polarized femtosecond laser pulses[J]. 翟凯旋,李紫婷,谢红强,井晨睿,李贵花,曾斌,储蔚,倪洁蕾,姚金平,程亚. Chinese Optics Letters. 2015(05)
[3]飞秒激光成丝若干新效应研究进展[J]. 倪洁蕾,程亚. 深圳大学学报(理工版). 2014(01)
[4]战术激光武器的应用与分析[J]. 张鸿雁,徐锦,李言俊,张科,徐世录. 激光与红外. 2007(03)
[5]美国战术激光武器转型的思考[J]. 姜忠明. 光学技术. 2006(S1)
[6]C/C复合材料基TaC涂层低功率激光烧蚀特征[J]. 李国栋,熊翔. 粉末冶金材料科学与工程. 2005(03)
[7]脉冲激光微加工技术在MEMS中的应用[J]. 李艳宁,唐洁,胡小唐,张国雄. 压电与声光. 2005(02)
硕士论文
[1]飞秒强激光诱导等离子体光谱研究[D]. 陈默.吉林大学 2015
本文编号：3349856
【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省
【文章页数】：51 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氧分子的双光子解离和基态氧原子产生的845nm的荧光发射Fig1.1Two-photonDissociationofOxygenMoleculesand845nmFluorescentEmissionfromGroundStateOxygen
远大于光束本身的瑞利长度而且飞秒激光本身足够高的峰值能量会电离周围的介质分子形成一条明亮的等离子体通道。这种独特的现象，就被称为激光成丝。对于飞秒激光来说，传统观念认为强超短激光脉冲不适合在空气中长距离传输。比如，在线性传播机制中，一束初始脉宽为 fsP 30，束腰半径为 5mmo 的飞秒激光在空气中传播，1 千米之后其强度减弱 5×103倍，这是光束衍射（100倍）和群速色散（50 倍）效应共同引起的。但是，在 1995 年 G.Mourou 和 A.Braun等人的一个著名的实验却打破了人们传统观念对这个问题的看法[11]他们这个实验在密西根大学的超快光学中心完成。他们发现，激光脉冲的强度不减弱反而是增强了，光束可以把放置在 10m 处的镜子微弱的灼伤，但是放置在光束输出口的镜子却完好无损。Michigan 大学的研究人员给出了解释：镜子上涂层的灼烧是由于激光的非线性效应引起的，即激光的自聚焦效应，在这种效应的作用下，甚至可以将空气分子电离成一条明亮的等离子通道，这种传播被称为成丝或者自通道传播。从此以后，飞秒激光成丝现象引起了众多研究者广泛的兴趣，不久之后，法国应用学实验室的科研人员发现飞秒激光成丝会发生在 50m 和 100m 之外[12]如图 1.2 所示。
辽宁师范大学硕士研究生学位论文1996 年，Nibbering 等人在实验中将 800nm 波长的激光在空气中传输产生的光丝可以达到了几百米[13]。2005 年，法国和德国联合成立的 Teramobile 小组利用可以移动的太瓦量级飞秒激光装置，最终观察到激光脉冲无发散的传输了2350 米[14]。在激光垂直传播的实验中会观察到更大的成丝距离[15-16]，如图 1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞秒激光在空气中成丝的研究进展[J]. 李苏宇,金明星. 中国科技论文. 2016(17)
[2]Ultrafast gain dynamics in N2+ lasing from highly excited vibrational states pumped by circularly polarized femtosecond laser pulses[J]. 翟凯旋,李紫婷,谢红强,井晨睿,李贵花,曾斌,储蔚,倪洁蕾,姚金平,程亚. Chinese Optics Letters. 2015(05)
[3]飞秒激光成丝若干新效应研究进展[J]. 倪洁蕾,程亚. 深圳大学学报(理工版). 2014(01)
[4]战术激光武器的应用与分析[J]. 张鸿雁,徐锦,李言俊,张科,徐世录. 激光与红外. 2007(03)
[5]美国战术激光武器转型的思考[J]. 姜忠明. 光学技术. 2006(S1)
[6]C/C复合材料基TaC涂层低功率激光烧蚀特征[J]. 李国栋,熊翔. 粉末冶金材料科学与工程. 2005(03)
[7]脉冲激光微加工技术在MEMS中的应用[J]. 李艳宁,唐洁,胡小唐,张国雄. 压电与声光. 2005(02)
硕士论文
[1]飞秒强激光诱导等离子体光谱研究[D]. 陈默.吉林大学 2015
本文编号：3349856
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