激光诱导水等离子体冲击波特性研究

发布时间：2021-11-24 11:28

　　脉冲激光在介质中产生声波的技术在新兴的水下通信领域和海底探测领域具有广泛的应用前景。传统的电磁波通信在陆地上非常适用,但是海水对于电磁波的吸收能力非常强,所以导致海水中无法利用电磁波进行通信。海水中存在“蓝绿窗口”使得在这一波段的激光可以在海水中传输较远的距离,结合光击穿产生的声波可以实现陆地-海洋长距离通信。于是本文通过搭建实验装置利用阴影成像技术进行水下等离子体膨胀过程的拍摄以及实验参数对激光诱导水等离子体声波信号影响的实验,主要包括以下内容:（1）利用光学阴影成像法对激光诱导水下等离子体空泡冲击波进行了研究,清晰地得到空泡冲击波图像,明确了水下等离子体冲击波和声波为球面波;得到了击穿激光能量为4mJ下产生等离子体冲击波膨胀速度为1799m/s。（2）激光等离子体冲击波在水中膨胀传输过程中会最终衰减成声波。在激光诱导水等离子体冲击波的膨胀过程研究基础上,通过对纳秒脉冲激光能量、激光入射方向、激光波长、声波探测空间位置（水平方向和竖直方向）和水的盐份浓度、聚焦透镜距离水面位置等参数对激光诱导水下等离子体声波信号及其频谱特性的影响做了研究与分析。并且讨论了不同靶材对水下声波反射波信号强... 

【文章来源】：长春理工大学吉林省

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水下激光等离子体冲击波[10]

11图2.2击穿能量为90mJ的等离子体空泡冲击波时序图通过图2.2可以看出任何时间点水下等离子体空泡冲击波都是一长串，这大大影响了对于冲击波的观测，所以不断减小击穿光源的激光能量。最后确定为4mJ和6mJ。而照明光的能量也不宜很大，因为如果532nm激光能量太大则照明光就会太亮，会直接影响科学级CCD相机的拍摄效果。最后通过不断的调试确定照明光的能量为15mJ。2.3激光水下等离子体冲击波实验结果分析设置1064nm输入激光能量为4mJ和6m，532nm背景光能量为15mJ。

波长为1064nm的击穿光源能量为4mJ等离子体空泡随时间变化图

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]高功率激光诱导液体介质产生等离子体的理论研究和实验测试[D]. 李明.南京理工大学 2011
[2]脉冲CO2激光水下致声特性研究[D]. 陈清明.华中科技大学 2009
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硕士论文
[1]激光水下激波特性的研究[D]. 于小棠.北京理工大学 2016
[2]水中激光等离子体空泡形成及冲击波传播特性的实验研究[D]. 王涛.南京理工大学 2012



本文编号：3515882