飛秒激光成絲傳輸空間分布特性的研究.pdf

1、超快激光成絲近年來在超快激光科學(xué)和大氣科學(xué)領(lǐng)域吸引了越來越多的研究興趣。成絲現(xiàn)象包含了豐富的物理過程，比如光克爾效應(yīng)引起的自聚焦和等離子體散焦的動(dòng)態(tài)相互作用，自相位調(diào)制以及自陡峭等等。成絲在大氣遠(yuǎn)程遙感，激光引雷，脈沖壓縮和太赫茲產(chǎn)生等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的價(jià)值。另外，“遠(yuǎn)程空氣激光”近年來成為一個(gè)熱點(diǎn)概念并且在大氣遠(yuǎn)程遙感領(lǐng)域展現(xiàn)出很大的應(yīng)用前景。
　　在這一背景下，成絲在大氣環(huán)境中傳輸時(shí)的光斑穩(wěn)定性將成為一個(gè)嚴(yán)峻的問題。在本論

2、文中，我們首先研究了大氣湍流對(duì)超快激光成絲空間分布特性的影響，主要包括光束漂移和多絲分裂的產(chǎn)生。研究結(jié)果表明光絲漂移的平均偏移量<δr>正比于湍流折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的平方根，同時(shí)<δr>隨傳輸距離的變化關(guān)系可以用冪次函數(shù)進(jìn)行擬合。另外，運(yùn)用軸錐鏡作為聚焦條件，光絲的漂移要比自由空間傳輸過程中的漂移更劇烈。這部分研究將會(huì)對(duì)超快激光成絲運(yùn)用到遠(yuǎn)程遙感和脈沖壓縮等領(lǐng)域提供理論支持。另一方面，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究了軸錐鏡聚焦條件下的成絲在大氣湍流

3、中傳輸產(chǎn)生多絲分裂的現(xiàn)象。我們得出軸錐鏡聚焦初始完全對(duì)稱的高斯型激光光束在大氣湍流的作用下同樣會(huì)產(chǎn)生多絲的現(xiàn)象。進(jìn)一步我們定量研究了產(chǎn)生多絲的初始激光功率和湍流強(qiáng)度閾值條件。這一成果對(duì)于軸錐鏡在成絲的控制方面具有重要意義。
　　空氣激光背向傳輸?shù)墓馐螤顚?duì)于大氣遠(yuǎn)程遙感具有重要意義。為此我們研究了超快激光成絲電離空氣產(chǎn)生氮?dú)鉄晒庑盘?hào)的背向空間傳輸角分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明357nm波長的氮?dú)鉄晒庑盘?hào)在背向上呈現(xiàn)出多環(huán)的空間分布，其發(fā)散角

4、在15°以上。熒光信號(hào)強(qiáng)度在背向傳輸過程中得到了自發(fā)輻射的光放大(ASE)。同時(shí)ASE信號(hào)的增益系數(shù)與不同傳輸角度有關(guān)，內(nèi)部的圓環(huán)相比于外部的圓環(huán)具有更高的增益。對(duì)于空氣激光的背向角分布的認(rèn)識(shí)將會(huì)對(duì)大氣遠(yuǎn)程遙感技術(shù)尤其是優(yōu)化激光雷達(dá)裝置具有重要價(jià)值。
　　最后，研究了交叉的兩束飛秒激光在YAG晶體板中產(chǎn)生二維激光陣列空間分布的理論機(jī)制?？紤]到自聚焦和交叉相位調(diào)制運(yùn)用數(shù)值模擬的方法重現(xiàn)了晶體板中的二維激光陣列空間分布的產(chǎn)生過程。進(jìn)一