【摘 要】
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激光等离子体作为激光与物质相互作用的产物,有巨大的应用潜能,而不同气压环境会对激光等离子体的性质产生很大影响。因此,研究不同气压下激光等离子体的参数变化,有助于更加了解激光等离子体的作用机制,对激光等离子体技术的应用具有重要意义。本文针对气压环境对激光等离子体的影响机理,建立了基于双波长的马赫-曾德尔瞬态干涉装置,研究了不同延迟时间和不同气压下激光等离子体电子密度变化特性。首先建立了基于双波长的马
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激光等离子体作为激光与物质相互作用的产物,有巨大的应用潜能,而不同气压环境会对激光等离子体的性质产生很大影响。因此,研究不同气压下激光等离子体的参数变化,有助于更加了解激光等离子体的作用机制,对激光等离子体技术的应用具有重要意义。本文针对气压环境对激光等离子体的影响机理,建立了基于双波长的马赫-曾德尔瞬态干涉装置,研究了不同延迟时间和不同气压下激光等离子体电子密度变化特性。首先建立了基于双波长的马赫-曾德尔干涉实验装置。利用数字脉冲发生器精准控制激光等离子体诱导调Q脉冲激光器和诊断调Q脉冲激光器之间的时间延迟,实现干涉条纹的不同时间序列的采集,同时改变气压环境,得到不同延迟时间和不同气压下的激光等离子体干涉图。其次开发了瞬态干涉条纹图的处理软件,利用二维傅里叶变换法对激光等离子体干涉图像进行波面重建;研究并采用枝切算法对缠绕相位进行解缠,得到连续的激光等离子体相位分布信息;根据Abel逆变换基本原理,采用傅里叶汉克尔变换法得到了激光等离子体折射率分布信息。最后根据等离子体电子密度与折射率之间的关系,得到激光等离子体电子密度与气压之间的关系。结果表明,相同气压下,随着延迟时间的增加,激光等离子体电子密度逐渐降低;相同延迟时间下,随着气压的增高,激光等离子体电子密度随之增大。延迟时间为30ns,气压为55kpa时,激光等离子体电子密度最低,约为1019cm-3量级,且随着气压的增高,电子密度值随之增大,气压为101kpa时,电子密度达到最大值,约为6×1019cm-3。与延迟时间为30ns相比,延迟时间为90ns时,不同气压下电子密度变化趋势不变,都随着气压的增高而增大,不过整体数值降低,气压为55kpa时,电子密度约为3×1018cm-3,气压为101kpa时电子密度约为2×1019cm-3。
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