飞秒激光激励气体和液体产生太赫兹过程的建模与仿真

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wxc13439460105
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在电磁波谱中,太赫兹(terahertz)波段拥有着许多独特的性质,且太赫兹波段的光谱中携带着大量物质的物理与化学信息,使得太赫兹这一门全新的前沿学科技术被各国政府和科研工作者强烈重视。太赫兹波技术在材料学、医学、信息通讯、安全检查等领域拥有着重要的研究意义和光明的生产远景。而所产生的太赫兹波辐射源具有的性能,则决定了能否把太赫兹这一门前沿技术大量投入到生活中的各领域加以运用。飞秒激光激励气体和液体产生太赫兹是当下的研究热点,该方法能够提供高功率和超宽带的太赫兹辐射,广泛应用于多个领域。空气介质中该方法所产生的太赫兹波在传输过程中存在严重的吸收和损耗,因此需进一步提高其太赫兹辐射效率并进行应用研究;而在液体介质中,该方法的理论研究较少,需要进一步研究其中的物理过程。因此本论文针对这两个问题进行研究。用MATLAB仿真的手段研究气体等离子体激发太赫兹中,改变激光场谐波数量增强太赫兹辐射的物理过程。用COMSOL中粒子漂移扩散模块研究在水中太赫兹激发过程中粒子的运动轨迹。本文首先基于光电流模型,对空气中多色光激发等离子体产生太赫兹的物理过程进行了数值模拟。研究气体介质中,在基频光的基础上引入倍频光对太赫兹产生的影响。并从电子数密度和电子电流角度阐述其内在的机理;进一步研究了三色激光场作用下太赫兹增强效果,并与双色进行比较。从多角度阐述其中的物理机理,并计算出了三色光激发下的太赫兹频谱图和时域图。其次针对本文介绍的液体中激发太赫兹过程中的粒子运动,构建了相应运动模型,选择带电粒子追踪接口研究粒子运动轨迹。主要从双色激光峰值强度、强度比、波长、相位差四个角度在COMSOL中进行建模与仿真。研究结果表明:(1)采用光电流模型进行数值模拟,模拟结果表明:在800nm基波的基础上引入400nm的二次谐波能够有效的增加太赫兹的强度,单色光所辐射的太赫兹的强度仅为双色光的10-4倍数。(2)在双色光的基础上引入267nm的三次谐波后,输出的太赫兹频谱图出现了三个尖峰,且太赫兹波段的频谱幅值约为双色光的两倍。证明了三次谐波的引入能够有效提高太赫兹辐射的强度和功率。(3)开展了液体介质中太赫兹激发过程电离阶段粒子运动轨迹的研究,研究发现:随着双色激光峰值强度的增加,粒子运动轨迹的范围逐渐增大,且正反方向的偏差越大,产生的净电流越多;强度比的变化对粒子运动轨迹的影响较小;随着基波波长的增加,高斯光场的包络增大,粒子运动轨迹的范围增加,且正反方向的不对称性增强,净电流增加;最后改变激光场相位差,发现在相位差φ=π/2时候,粒子运动轨迹正反方向的差别最大,产生的漂移电流也最大。本论文以光电流模型为基础分析了三次谐波增强太赫兹波辐射的内在机理,为太赫兹增强技术补充了新的思路;同时通过建模分析研究了水激发产生太赫兹中各参数变化与粒子运动的关系,为之后水激发太赫兹的研究提供了仿真基础和研究方法。
其他文献
目的:通过对我院血管疮疡外科应用负压封闭引流技术(VSD)外治法及传统外治的有头疽患者实行回顾性分析,归纳治疗有头疽的有效临床经验,探寻负压封闭引流技术对疾病的作用,为日后临床诊治工作提供依据。资料与方法:搜集2017年1月至2018年12月,于我院血管疮疡外科就诊,且符合有头疽诊断的患者56例病例。根据其记录的外治方法分为负压封闭引流技术组及传统外治组,每组分别为29人及27人。所有患者除外治方
临床上,许多患者会同时服用多种药物,因此临床医师必须谨慎用药,以避免发生药物-药物相互作用(Drug-Drug interaction,DDI)。药物-药物相互作用主要与细胞色素P450酶(cytochr
伴随着经济全球化,多元文化相互碰撞的同时,一些消极的影响也随之而来。学生群体中出现不同程度的漠视生命的现象,一些问题的产生引起社会关注。现如今大学生群体的生命态度处于什么样的一种状态?中国大陆地区与台湾地区的大学生生命态度之间有什么样的差异?差异是由什么原因导致的?这些问题的答案又能给我们的教育带来怎样的启示?这一系列问题成为本次研究的核心。其实生命态度所指的就是人们对于与生命相关的人、事、物或观
目的:尤文肉瘤是一种多发于青少年骨及软组织的罕见恶性肿瘤,该肿瘤病程短,复发快,转移率高。EWS-ETS融合蛋白的形成是其主要始发因素,其中85%为EWS-Fli1融合蛋白。由于该融
金刚石刀具是超精密车削加工技术的关键,刀具精度是影响工件面形精度和表面粗糙度的重要因素。圆弧刃金刚石刀具可以实现非球面、自由曲面等复杂曲面的加工,在超精密车削技术中有着最为广泛的应用。随着现代光学加工技术的不断发展,对金刚石刀具的精度要求越来越高,高精度圆弧刃金刚石刀具要求60°圆弧范围内刀具轮廓误差Ra在0.05μm以内,刀具表面粗糙度小于10nm。本文以圆弧刃金刚石刀具为研究对象,对圆弧刃金刚
随着机器人技术的成熟,企业制造商开始广泛的使用机器人来完成工作任务。尤其是一些精密制造行业,工业机器人需要快速、准确的经过预定的路径点。因此,恰当的轨迹规划方法以及伺服控制算法研究对工业机器人高效、精确、可靠的运行有着至关重要的作用。本文以改造的六自由度工业机器人为研究对象,针对机器人在连续路径轨迹的稳定性、时间最优以及控制精度问题,主要从轨迹规划、控制算法和试验平台设计这几个方面进行探索性研究。
高校参与公共文化服务是高校社会服务功能的重要内容,对社会文明发展具有重要的意义。但是,当前高校参与公共文化服务积极性不高、参与方式不足、服务效果不明显的问题仍然存在,因此,通过研究高校参与公共文化服务存在的问题及解决办法,促进高校广泛参与公共文化服务,是当前值得思考的一项课题。本研究试图为高校参与公共文化服务提供一种新的视角和思路,结合具体案例,为高校参与公共文化服务提供方法依据,为政府引导高校积
京水菜(Brassica rapa ssp.chinensis Makino)为十字花科芸薹属二年生草本植物。作为一种高钾钙含量的叶用蔬菜品种,在国内的种质资源却并不丰富。采用小孢子培养方法创制京水菜DH系,可为京水菜新品种的多样化提供纯合材料。而在对紫京水菜再生植株鉴定时,发现了绿色突变材料。本研究进行了花青素含量测定及RNA-Seq,利用qRT-PCR对花青素合成相关差异表达基因加以验证,以期
汉语习语是中华文化的精华,也是汉语语言中不可或缺的一部分。汉语习语一旦为外国文化所理解和接受,也会出现在其媒体文章中,一定程度上反映出中华文化对世界文化的影响及世界对中国的理解。因此,研究外国网络英语新闻中的汉语习语,对了解新媒体时代背景下汉语习语译文对传播中华文化的作用具有积极意义。NOW语料库由美国杨百翰大学的Mark Davis教授的团队开发,搜集了自2010年起20个英语国家和地区报刊杂志
熊去氧胆酸(Ursodeoxycholic acid,UDCA)胶囊及片剂有利胆和保肝的作用,目前已批准应用于治疗胆囊胆固醇结石、部分胆汁淤积性肝病、胆汁反流性胃炎、胆汁缺乏性脂肪泻等症。其主要有效成分熊去氧胆酸(UDCA)是一种内源性胆汁酸,在人体内含量微少且参与肝肠循环,在传统中药熊胆里含量颇丰。牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)是由UDCA的羧基与牛磺酸的氨基之间缩水而成的结合型胆汁酸。脂肪性肝病