超快激光成丝诱导空气激光的研究

论文摘要

超快激光成丝现象在环境监测、太空探测等应用领域引起了越来越多的关注。超快激光成丝过程中包含很多物理过程,如克尔自聚焦效应与等离子体散焦的动态平衡,光强钳制,自相位调制,自陡峭,超连续光谱的产生等。在产生太赫兹波、脉冲压缩、激光引雷等领域有很大的应用价值。同时,超快激光成丝诱导空气激光作为一种新的研究方向,在大气遥感领域具有很大的应用前景。本论文主要研究内容如下:1.由于超快激光成丝现象中多丝的分布具有随机性,本文提出了基于轴锥镜抑制多丝的方法。首先研究了超快激光经过轴锥镜在空气中线性传播特性,其光强分布呈现贝塞尔光束的形式。接着我们研究了基于轴锥镜抑制多丝的实验和理论研究。结果表明利用轴锥镜可以抑制多丝的产生,并延长光丝的长度,达到了控制多丝的目标,有助于实现对大气污染物的远程探测。此外,还发现了脉冲压缩现象,可用于产生阿秒脉冲和高次谐波。2.对超快激光成丝诱导空气激光产生氮气的背向和侧向荧光光谱进行了研究。借助于透镜和相位板等光学器件,发现氮分子和氮离子的背向和侧向荧光光谱信号的强度均随成丝长度指数增长。通过自发辐射光放大实现了背向荧光信号强度的显著提高,有助于实现对大气污染物在更远距离探测的目标。3.激光诱导击穿光谱技术是一种分析样品元素成分的有效方式,在快速原位测量、在线分析、多元素实时分析等方面具有较大优势,可以应用于固体、液体、气体样品的探测。借助其在超快飞秒激光成丝探测非线性光谱方面表现的优势,我们探测和分析了铜、铝锌合金、氯化钠气溶胶和无水乙醇气溶胶的指纹荧光谱。超快激光成丝诱导击穿光谱技术有助于实现对大气污染物的多组分分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题的研究背景
•   1.2 超快激光成丝的发展历程
•   1.3 超快激光成丝和空气激光的研究现状
•   1.4 超快激光成丝的物理模型及应用前景
•     1.4.1 超快激光成丝的物理模型
•     1.4.2 超快激光成丝的应用前景
•   1.5 课题的研究目的与意义
•   1.6 本论文的主要工作
• 第二章 超快激光成丝的理论分析与数值模拟
•   2.1 超快激光成丝的物理原理分析
•   2.2 超快激光成丝的非线性传输模型
•   2.3 超快激光成丝的非线性传输的数值模拟方法
•     2.3.1 交替隐式差分算法
•     2.3.2 分步傅里叶算法
•   2.4 本章小结
• 第三章 超快激光成丝现象中抑制多丝的研究
•   3.1 贝塞尔光束的理论分析
•   3.2 轴锥镜的线性无衍射传输特性的实验研究
•   3.3 基于轴锥镜抑制多丝的实验研究
•   3.4 基于轴锥镜抑制多丝的模拟研究
•   3.5 本章小结
• 第四章 空气激光荧光增益的研究
•   4.1 空气激光的原理分析
•   4.2 透镜条件下对空气激光增益系数的实验研究
•   4.3 轴锥镜条件下对空气激光增益系数的实验研究
•   4.4 相位板条件下对空气激光增益系数的实验研究
•   4.5 本章小结
• 第五章 超快激光成丝诱导击穿光谱技术的研究
•   5.1 击穿光谱技术的研究现状
•   5.2 对铜和铝锌合金击穿光谱的实验研究
•   5.3 对氯化钠和无水乙醇气溶胶击穿光谱的实验研究
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 全文总结
•   6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘晋佩

导师: 刘宏伟

关键词: 超快激光成丝,空气激光,轴锥镜,自发辐射光放大,激光诱导击穿光谱,指纹荧光谱

来源: 天津工业大学

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: 天津工业大学

分类号: TN24

总页数: 91

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