超短脉冲激光与微小水滴相互作用中电子密度和光场的时空分布

发布时间：2018-10-29 11:10

【摘要】：为了研究超短激光脉冲和液滴相互作用过程中电子密度和光场的变化,基于非线性麦克斯韦方程组和电离速率方程,构建了激光等离子体非线性瞬态时域耦合模型,对飞秒激光脉冲击穿微米量级水滴时的电子密度和光场的时空分布进行了计算.结果显示水滴的击穿阈值最小可达2 TW/cm~2,为同等条件下无边界水介质击穿阈值的1/4.随着脉冲能量增强,水滴内自由电子密度峰值区域逆着激光入射方向移动,且入射光越强,水滴对光传播的屏蔽越明显.光束在水滴出射端外部汇聚,汇聚点的光功率密度可达入射光的5倍,且时域波形出现压缩和变形.另外,水滴对激光能量的吸收系数随光强增大而增大,并最终趋于饱和.
[Abstract]:In order to study the variation of electron density and optical field during the interaction between ultrashort laser pulses and droplets, a transient time-domain coupling model of laser plasma is constructed based on nonlinear Maxwell equations and ionization rate equations. The electron density and the space-time distribution of the optical field are calculated when the femtosecond laser pulse breaks through the water droplets of micron magnitude. The results show that the minimum breakdown threshold of water droplets can be up to 2 TW/cm~2, which is 1 / 4 of the breakdown threshold of unbounded water medium under the same conditions. With the increase of pulse energy, the peak region of free electron density in water droplets moves against the direction of laser incident, and the stronger the incident light is, the more obvious the shielding of water droplets from light propagation is. The optical power density of the convergent point is 5 times that of the incident light, and the time domain waveform is compressed and deformed. In addition, the energy absorption coefficient of water droplets increases with the increase of light intensity and tends to saturation.
【作者单位】： 南京理工大学理学院;
【分类号】：O531

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本文编号：2297529