马赫曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中(3)

ＹｏｓｈｉｒｏＩｔｏ［２８】等ｊＬ（２０００）使用光声和快速成像（ＩＣＣＤ）技术，研究了激光照射铝靶材熔融的过程，得出了材料的熔融产生等离子体与作用激光能量的关系，使用快速成像技术得出了在这过程中靶材表面的变化情况。在激光能量比较低时，光声强度是连续变化的。而当作用激光能量超过一定得阈值范围时，光声强度是先增大，达到一定得峰值后减小。他们还得出材料被激光多次照射后，它的阈值将会变大。他们给出解释，主要原因靶材表面有杂质或被氧化，在照射次数比较少时，是激光与表面的杂质或氧化层之间的作用，而当多次照射后，靶材表面的杂质或氧化层被熔融，从而激光与金属相互作用，所以得出金属比杂质或金属氧化层阈值大的结论。卞保民等人１２９Ｊ（２０００，２００２）根据球形对称冲击波在自由空间传播的约束条件，提出了空气中激光等离子体冲击波在自由空间中传播的约束条件，提出了空气中激光等离子体冲击波波前在中远场的传播方程，将冲４

硕士论文马赫．曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中的应用击波运动方程与强爆炸空气冲击波实验进行了比较，计算结果与实验结果吻合的很好。邹彪等人（２０００）研究了强激光与铝靶材相互作用产生激光等离子体声波，并用声波对此过程中的有关物理量进行了测量。于鸿楠【３０】（２００１）使用光偏转法对铜靶材的激光烧蚀阈值进行了研究。同年王薇等人对高斯型激光脉冲产生的冲击波在铝靶材中传播特性进行了数值模拟，计算了冲击波在靶材中的传播速度和峰值电压并分析了不同单元层的厚度对模拟结果的影响。李玉同等人（２００１）使用飞秒激光作为探测光源对飞秒激光等离子体进行了偏振干涉法光学诊断。实验中得出了不同延时状态下的等离子体阴影图和干涉图。等离子体在纵向呈ｆ仃膨胀尺度变化，自生磁场对激光等离子体有挤压作用，等离子体的宏观非对称性由磁场的横向约束产生。孙承伟等人【３ｕ（２００２）系统介绍了激光与物质相互作用的产生机理和等离子体的有关特性，晕区中激光与等离子体的相互作用包括激光在等离子体中的传播以及等离子体对激光束的吸收，并系统分析了激光等离子体诊断的实验方法。王琛ｐ２Ｊ等Ａ（２００５）利用神光ｎ装置输出类镍一银Ｘ射线激光作为探测光束，使用马赫一曾德尔干涉仪成功地进行等离子体的诊断，得出了清晰的等离子体的动态干涉条纹图像，并据此计算出了待测等离子体临界面附近电子密度的空间分布情况。ＺｈｉｌｉＺｈａｎｇ，ＭｉｋｈａｉｌＮ．Ｓｈｎｅｉｄｅｒ等人【３列（２００６）用微波法诊断了激光击穿空气的雪崩电离的研究。他们通过理论计算和实验相结合的方法都出了室内大气击穿的初始情况。并通过微波散射的方法诊断了雪崩电离阶段。得出的实验结果和理论推算基本一致：微波的初始阶段散射强度是以偶极形式辐射的。随着激光能量的增加，激光脉冲与微波散射信号的延时将会降低。Ｙ．Ｂ．Ｓ．Ｒ．Ｐｒａｓａｄ，Ｐ．Ａ．Ｎａｉｋ等人【３４】通过横向剪切干涉法，使用光学条纹相机诊断了１５ｎｓ内时间分辨为７０ｐｓ激光激发铝靶材产生等离子体电子密度的空间分布情况。ＡｌｅｘｔｙＡ等人【３５】研究了在正常气压下，不同波长激发空气产生等离子体时间演化情况。讨论了等离子体的膨胀机制，分子能带，氧原子的吸收谱线，等离子体紫外辐射以及快速电离。李英量【３６】等人（２００６）采用了调制型时间延时微波反射法测量托卡马克装置（ＨＬ一２Ａ）中等离子体电子密度分布、等离子体旋转及等离子体密度扰动等，此种测量方法测得密度分布时间分辨为ｌｍｓ，空间分辨率为ｌｃｍ左右。微波干涉诊断诊断等离子体的平均密度变化时间分辨率为０．１ｍｓ。杨州军１３７Ｊ等人（２００６）采用了幅度调制和外差技术设计，建立了微波反射系统，提高了诊断的灵敏度和分辨率，测量托卡马克装置中等离子体的电子密度。该系统通过实验验证，能够满足实验要求。利用这套系统可以测得的密度分布范围Ｏ．８４×１０１９～４．４７×１０１９ｍ一，时间分辨率可以达１ｍｓ，空间分辨率可以达５ｍｍ。同年，王伟民等人对强激光高斯型光束穿过具有初始柱对称密度分布的低密度冷等离子体时，等离子体空间密度分布的不均匀性对激光自聚焦的影响进行了研究。并判断出何种密度分布有利于自聚焦的产生。处于相同的激光场中，以激光的光轴为轴，离轴越远的地方密度越大及密度变化越明显，自聚焦现象越容易发生；当有质动力和相对论效应共同作用下自聚焦现象的发生会比只有相对论作用时更容易发生，并且

ｌ引言硕士论文用数值模拟的方法证实了评价函数能准确的预测激光在穿过等离子体密度时，等离子体密度分布情况对激光自聚焦现象的影响。中国科学院武汉物理与数学研究所林兆祥等人㈣（２００７）用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器聚焦击穿大气形成约为长约８ｃｍ，直径５ｃｍ的激光大气等离子体，使用光谱法分别在激光束平行方向和垂直于激光束方向逼近探测了等离子体的空间分布情况，从而得出了等离子体的空间分辨率光谱，并反演出电子密度空间分布特性。实验表明：激光大气等离子体中各种电子和离子他们沿着激光束方向呈现不对称性，在垂直激光束方向对称分布，最大电子密度为１０１８ｃｍ一。他们还对一个标准大气压下的氮气，氧气和空气使用Ｎｄ：ＹＡＧ激光器击穿诱导形成等离子体进行了光谱研究，实验表明：氮气，氧气和空气激发的激光等离子体光谱均由比较强的连续背景光谱和迭加在连续光谱上的若干线状光谱组成。随着光谱采样的延时，激光等离子体中各光谱组分的强度有着明显的变化。而且，处于同一气体激发的等离子体在不同空间部位发出的光谱，也有很大的不同。ＳｅｒｇｅｙＶ．Ｇａｒｎｏｖ等．Ａ．１３９］（２００８），使用泵浦探针微干涉仪以及皮秒分辨率的条纹相机对飞秒激光（功率密度达到１０１７ｗ／硎２）在空气以及透明介质中产生的等离子体初始阶段的折射率的时空分布以及组成进行了研究。使用分辨率达到皮秒量级的超快条纹相机研究了等离子体光谱的动态（从紫外到可见光）特征，使用泵浦探针的微干涉技术对等离子体折射率的时间以及空间的变化进行了研究得到，在激光与物质相互作用区域，激光辐照期间等离子体的折射率从正值到负值，激光脉冲结束折射率又恢复到正值。研究表明所有电离的完成几乎都在等离子体形成的最初阶段。并第一次发现激光等离子体的形成超过了激光脉冲的作用时间。

比较国内外的激光等离子体的研究进展，发现对于这一领域的研究，国外比国内起步早，而且一直领先于国内，所以我们更有必要对此作深入的研究。激光等离子体有着广泛的应用前景，要想更好的发挥其作用，必须对激光等离子体的点燃和瞬态发展变化过程进行全面的测量，而获得高质量的干涉条纹图是完成上述工作的第一步。基于此本文主要围绕如何获得高质量的干涉图以及如何证明所获得的干涉图是高质量的来展开的，并编程实现了瞬态激光等离子体干涉条纹的波面重建。６

硕士论文马赫－曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中的应用１．４本论文主要工作

本文查在阅了大量文献，在了解激光等离子体的国内外研究现状的的基础上，确立了本文的研究内容。获得高质量的激光等离子体的干涉图样，为后续的图像处理，准确的获得等离子体参数奠定良好的基础。本文主要工作如下：

１．首先给出了一种马赫一曾德尔干涉仪的调节方法，从理论上分析了要想获得高质量干涉条纹 …… 此处隐藏：2656字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……