毛细管放电泵浦46.9nm激光光斑与空间相干性的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究的背景、目的和意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究目的和意义
•   1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
•     1.2.1 国外光斑光强分布的研究进展
•     1.2.2 国外空间相干性的研究进展
•     1.2.3 国内研究现状
•   1.3 国内外研究现状分析
•   1.4 主要研究内容
• 第2章 46.9 nm激光的光斑光强分布理论研究
•   2.1 引言
•   2.2 理论模型
•   2.3 四次函数的电子密度分布
•   2.4 抛物线的电子密度分布
•   2.5 多次函数的电子密度分布
•   2.6 本章小结
• 第3章 毛细管放电装置介绍
•   3.1 引言
•   3.2 毛细管放电装置
•     3.2.1 Marx发生器
•     3.2.2 主开关
•     3.2.3 Blumlein传输线
•     3.2.4 气压差分孔
•     3.2.5 可移动电极
•     3.2.6 X射线二极管
•   3.3 实验光路图
•   3.4 本章小结
• 第4章 毛细管放电泵浦46.9 nm激光光斑与空间相干性的实验研究
•   4.1 引言
•   4.2 不同氩气气压条件下,激光光斑的研究
•   4.3 不同氩气气压条件下,光斑不同横向位置的条纹可见度的研究
•   4.4 不同氩气气压条件下,激光最大条纹可见度的研究
•   4.5 不同毛细管长度条件下,激光光斑与空间相干性的研究
•     4.5.1 激光光斑的研究
•     4.5.2 激光条纹可见度的研究
•   4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李敬军

导师: 赵永蓬

关键词: 毛细管放电,激光,等离子体柱,光斑光强分布,空间相干性

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TN24

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004293

总页数: 83

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