【摘 要】
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近年来,飞秒激光与透明介质相互作用导致的高阶非线性效应引起了人们的广泛关注,成丝现象更是成为一个研究热点。特别是进入90年代以来,飞秒激光技术得到飞速发展,全固态化的掺钛
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近年来,飞秒激光与透明介质相互作用导致的高阶非线性效应引起了人们的广泛关注,成丝现象更是成为一个研究热点。特别是进入90年代以来,飞秒激光技术得到飞速发展,全固态化的掺钛蓝宝石飞秒激光器已经成为当今应用最为广泛的飞秒激光光源,如今,超强飞秒激光脉冲在空气中传输可以形成长距离的等离子体细丝。成丝的形成主要是两种非线性作用:一是光克尔效应,克服衍射而使得光束汇聚;另一方面是光束传输过程中引发介质电离产生等离子体,导致光束自散焦。这两种非线性效应的动态平衡过程形成光丝,同时,伴随诸如自相位调制,脉冲压缩,超连续光谱产生等丰富的非线性效应产生,使其在远程遥感,激光雷达、大气污染物分析,激光诱导闪电、以及人工降雨等领域有着广泛应用。 论文围绕飞秒强激光脉冲成丝在云室中诱导水凝结及降雪方面进行了实验研究,取得主要结果如下: 1.实验研究了飞秒强激光能量、聚焦条件等参数对其在云室内成丝诱导水凝结和降雪效率的影响。发现随着激光能量的越大,产生的等离子体通道密度越高,激光诱导水凝结和降雪的效率越高。同时紧聚焦条件下,气流在光丝的下方形成的涡流运动速度越大,因此诱导产生的水凝结和降雪的效率越高。 2.通过改变飞秒激光输出脉冲的啁啾,发现随着脉冲宽度增加,产生的等离子体通道减弱,激光成丝诱导水凝结效率降低。加入负啁啾时,降雪的效率要明显高于正啁啾,最佳效率点仍在啁啾为零时。 3.在云室内引入加热丝取代光丝,通过改变加热的功率,及测量探测光透过云室的功率测量等,发现只要加热丝能够在云室内引起潮湿气体温差变化,就可以在云室内有效的诱导水凝结,从而证明了等离子体热效应是辅助光丝诱导水凝结和降雪的重要条件之一。
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