尘埃粒子对等离子体光传输衰减特性的影响研究

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尘埃等离子体成分包括中性粒子、电子、离子和通常带负电的尘埃颗粒。带电颗粒有着与电子和离子完全不同的动力学行为,其与背景等离子体相互作用呈现出许多新的物理现象。本文将围绕尘埃等离子体光传输衰减特性展开研究。  首先,在总结三种现有电导率模型的基础上,考虑粒子流速的影响,推导出文中第四种模型。然后,基于电导率和介电常数关系,得到相应的衰减系数。理论推导表明,电导率和衰减系数都是温度、压强以及探测频率的函数。最后,文章选取弱、强电离两类典型尘埃等离子体为研究对象,分析它们在给定温度、压强以及探测频率范围内的衰减特性。  选取火箭喷焰为弱电离尘埃等离子体典型,研究结果表明:1)微波段低频区,衰减产生低谷;2)温度、压强一定时,最大衰减出现在共振频率附近,且峰值与共振频率间距离取决于温度、压强对共振频率的影响;3)考虑粒子流速后,模型不会影响衰减特性随温度、压强及频率间的变化规律,仅数值上有变化;且在一定范围内,粒子流速越大,衰减越弱。同时,为了研究的完善性,选取氩弧等离子体为强电离的背景,研究强电离尘埃等离子体近红外衰减特性,研究结果表明:1)在给定波长范围内,随着温度、压强增大,衰减增大。2)温度、压强一定时,随波长变大,衰减变大。3)考虑流速后,同弱电离结果。  总之,相关研究可望为带尘埃粒子的等离子体流场的3-D显示和关键参数的光学测量提供一定的支撑,也对分析光通信技术在此类复杂介质中进行应用的可行性提供有价值的参考。
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