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当激光与物质相互作用时,热效应往往不可避免,热致非线性效应也是最早研究的光学非线性效应之一,以往的研究多集中于稳态,近年来随着脉冲激光器的广泛应用,瞬态热致非线性效应的研究就显得尤其重要,也有相当一部分文献对此进行了报道。但关于瞬态热致非线性的动力学过程的研究并没有见到相关报道。本文采用4f泵浦探测技术着重研究了瞬态热致非线性的动力学过程。
从热致非线性原理出发,在瞬态条件下,采用有限差分的方法对光声方程和热传导方程进行数值求解,计算了瞬态热致非线性折射随时间变化的动力学过程。同时研究了脉冲宽度、束腰半径、激光能量等物理参数对瞬态热致非线性动力学过程的影响,利用4f泵浦探测技术,通过不同的延迟时间,可以有效的区分介质的非线性机制。
在实验上,利用4f泵浦探测技术来观察C70/甲苯溶液的瞬态热致非线性的动力学过程,用调Q倍频纳秒Nd:YAG激光器为光源,输出波长532nm,脉冲宽度为4ns,在延迟时间分别为5ns,8ns和10ns的条件下,用CCD拍摄不同延迟时间下的C70/甲苯溶液的线性和非线性图像,将线性光斑作为入射光斑拟合实验曲线,发现随着延迟时间的增加,吸收引起的热量积累增加,温度变化的影响增大,使得瞬态热折射明显增强。这与我们在理论上的计算符合一致。