光致大氣等離子體特性研究.pdf

1、隨著激光技術(shù)的發(fā)展，人們可以得到脈寬越來越短、功率越來越強的激光脈沖，由于這些強激光在軍事、民用等方面的巨大的潛力，它吸引了許多研究者的注目。 強激光脈沖的大氣傳輸是強激光脈沖的眾多應(yīng)用所面臨的一個共同問題：當(dāng)強激光脈沖在大氣中傳輸時，由于強激光脈沖和大氣的強烈的非線性物理效應(yīng)，會輕易地引起空氣的電離，從而形成光致大氣等離子體，這是一個激光能量衰減的過程；而同時，在一定的條件下等離子體對電磁波的傳播有阻斷效應(yīng)；正是這些物理現(xiàn)象的

2、存在，在一定程度上阻礙了強激光脈沖遠距離傳輸，使得強激光脈沖只能傳輸幾個瑞利長度，然而在實際的應(yīng)用中，人們總期望把強激光脈沖傳輸?shù)奖容^遠的地方。 本文就是針對強激光脈沖的大氣傳輸問題，著重從數(shù)值計算的角度研究了長脈沖的大氣擊穿閾值問題，以及從理論和數(shù)值計算的角度研究了強激光脈沖在大氣中的遠距離傳輸問題，特別是非線性物理效應(yīng)比較少的長紫外激光脈沖的大氣遠距離傳輸問題。 主要的內(nèi)容包括：1、研究了在強激光的作用下，包括光電離

3、和碰撞電離在內(nèi)的各種氣體電離的機制，特別是多光子電離，在氣體電離的基礎(chǔ)上，然后介紹了氣體擊穿模型，并針對強激光脈沖的大氣傳輸問題，數(shù)值計算了長脈沖激光的大氣擊穿閾值，并在閾值的數(shù)值計算中考慮了激光脈寬、氣體壓氣、初始電子等因數(shù)對擊穿閾值的影響。 2、針對強激光脈沖在大氣中傳輸所產(chǎn)生的光致等離子體，我們研究了該等離子體與電磁波的相互作用，特別是它對電磁波的吸收，并數(shù)值計算了常用微波雷達頻段的電磁波經(jīng)大氣等離子體時的衰減。

4、3、在充分考慮強激光大氣傳輸?shù)姆蔷€性物理效應(yīng)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了強激光脈沖的大氣傳輸方程；并從該方程出發(fā)，采用Schwarz等人的電子平穩(wěn)態(tài)理論，研究了納秒量級的紫外激光脈沖在大氣中的傳輸，并對該理論所用parabolicaberrationlessapproximation近似方法而產(chǎn)生的自聚焦臨界強度與自聚焦理論不符的問題，在改用最小平方差近似minimizingthemeansquareerrorapproximation后，問題得到