超短激光脉冲在非均匀等离子体中的传输特性

用一维粒子模拟研究了超短激光脉冲在非均匀等离子体中传输时产生的光孤子结构和脉冲的分裂现象.比较了不同的激光强度和等离子体密度梯度对脉冲传播的影响.研究表明:超短激光脉冲在非均匀等离子体中传播时能产生传输的类孤子结构;随着入射激光强度的增大,等离子体对激光的反射密度反而减小,孤子脉冲的平均传播速度也减小;随着等离子体密度梯度的增大,等离子体对激光的反射密度变大,孤子脉冲的平均传播速度减小,孤子脉冲传播到高密度梯度的等离子体区域时,发生了全反射,反射的孤子脉冲在传播过程中由于能量的损失,低频脉冲被等离子体俘获,形成后孤子,而高频脉冲则继续传播,使得脉冲分裂.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

激光诱导Cu等离子体发射光谱特性的实验研究

通过实验研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.采用的激光能量为350 mJ/pulse,波长范围为440~540 nm.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度和半高全宽(FWHM)随空间、缓冲气体压力变化的规律.结果表明,在Ar气中压力分别为100 kPa和50 kPa相比,铜的原子特征谱强度降低而连续谱和氩离子谱线强度增加.同时缓冲气压的增大导致谱线展宽的增大.     

激光诱导液相基质等离子体电子温度的时间演化特性研究

通过单脉冲激光烧蚀MgSO4水溶液射流产生激光等离子体,通过调节ICCD门脉冲相对激光脉冲的延时,测定了液相基质中激光等离子体中Mg元素的时间分辨发射光谱.实验结果表明,当ICCD门延时在0.6μs-1.6μs范围内变化时,谱线强度随延时的增大逐渐减小,但减小的速度越来越慢;谱线的信噪比有一个先上升后缓慢减小并趋于稳定的过程.同时,利用Boltzmann斜线法对Mg原子谱线(518.36nm,517.268nm,516.732nm,383.829nm,383.230nm,382.935nm)进行拟合,得到了不同延时下Mg等离子体的电子温度范围为4772K-6281K,线性相关系数为0.958.拟合结果说明本实验条件下得到的液相基质激光等离子体满足局部热平衡条件.     

脉冲放电等离子体电子激发温度发射光谱诊断

利用微量Ar的发射光谱,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体特性进行了实验研究.在对所得Ar原子荧光谱线归属的基础上,分别采用谱线相对荧光强度比值法,玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法3种计算方法,对标准大气压N2脉冲流光放电等离子体电子激发温度进行分析比较.结果表明:采用玻尔兹曼曲线斜率法和费米-狄拉克布居分布模型法计算得到的电子激发温度非常接近,分别为(7 474±500)K和(7 480±500)K,说明本研究所涉及的脉冲流光放电等离子体至少接近局部热平衡.     

斜入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用产生的阿秒脉冲

利用一维粒子模拟程序研究和比较了斜入射和垂直入射激光脉冲与稠密等离子体相互作用得到的阿秒脉冲以及激光强度对阿秒脉冲转换比率的影响.同样参数下,斜入射的阿秒脉冲转换比率明显高于垂直入射的情况,滤波后得到的阿秒脉冲振幅比较大,而脉冲串中阿秒脉冲的个数则是垂直入射时的一半.根据振荡镜面模型对两种情况进行了分析,由镜面振荡方程可以对结果给出解释.保持等离子体密度不变,增大入射激光强度时,随着滤波次数的增加,斜入射与垂直入射的阿秒脉冲的转换比率逐渐趋于相同.300次以上高通滤波后我们得到了处于X射线范围的阿秒脉冲.     

PLD沉积DLC薄膜过程中碳等离子体的发射光谱特性

采用脉冲激光沉积方法,通过改变脉冲激光能量在单晶硅衬底上制备了类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱对得到的薄膜进行测试,并对沉积过程中的碳等离子体发射光谱进行了研究。薄膜测试结果表明,随着脉冲激光能量的增大,薄膜sp^3成分增多。沉积过程中的碳等离子体发射光谱原位监测表明,随着脉冲激光能量的增大,C、C^＋、C^2＋粒子发射光谱强度增强,根据应力模型薄膜sp^3成分增多,与薄膜测试结果一致。并且发现C^＋粒子在形成sp^3键过程中起到了非常重要的作用。     

减小飞灰等离子体谱线干扰的参数优化研究

针对激光诱导击穿光谱技术测量飞灰含碳量时存在的C和Fe谱线干扰问题展开分析,并进行了基于参数优化的减小谱线干扰的实验研究.根据C和Fe元素谱线的激发特性和时间演化特性,对比分析了不同脉冲能量和等离子体信号探测延时下的谱线干扰情况,以获得减小谱线干扰的参数优化条件.在此基础上,进一步对比分析了分别采用峰值强度和积分强度建立飞灰含碳量的多元回归模型.研究结果显示,通过合理优化脉冲能量和延时,可有效减小248 nm附近C和Fe元素谱线的干扰.在优化后的测量条件下,不仅Fe 247.98 nm谱线强度得以弱化,而且可获取具有较高信噪比的C 247.86 nm谱线.由峰值强度建立的飞灰含碳量多元回归模型的拟合度r2达到了0.999,截距为0.005,具有良好的可靠性.     

相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播特性

通过解析和数值方法研究了相对论长脉冲激光在非均匀等离子体中的传播.首先,得到了激光脉冲在均匀等离子体中传播的解析解,并通过数值模拟进行了验证.结果表明,长脉冲激光在均匀等离子体中传播时,脉冲宽度的变化不影响激光强度空间分布的变化;然而,激光脉冲的强度和电子密度的空间分布可以通过调制等离子体频率来调节.在具有高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着高斯型密度分布振幅的增大,激光脉冲的强度逐渐增强,激光脉冲的横向分布逐渐呈现出尖锐状分布;在具有反高斯型密度分布的非均匀等离子体中,随着反高斯型密度分布振幅的减小,激光脉冲的强度逐渐减小,激光脉冲呈现横向平台状分布.因此,等离子体的非均匀性对长脉冲激光的传播有着重要的影响.     

脉冲能量对环状高斯光束成丝的影响

通过数值模拟分析了初始脉冲能量对环形高斯光束在大气中成丝的影响。研究表明,当增加初始脉冲能量时,环形高斯光束在大气中生成的等离子体通道的长度被延长;而当脉冲能量增大到一定值时,虽然等离子体通道的长度继续增加,但是等离子体通道的稳定性却有所下降。因此,对于环形高斯光束,合适的初始脉冲能量将有利于稳定的等离子体通道的远距离传输。