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纳秒激光脉冲在空气中聚焦的临界自由电子密度问题
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O484.41[理学—固体物理;理学—物理] V241.5[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]四川大学电子信息学院,成都610064, [2]中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳621900
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10676023)资助的课题.
中文摘要:

实验研究了高功率纳秒量级激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过率随输入激光脉冲能量变化的规律,发现在纳秒激光脉冲聚焦半径相同的情况下,激光脉冲的能量透过率随入射激光脉冲能量的变化可分为三种情况:当入射激光脉冲能量较低时,激光脉冲能量全部通过;当入射激光脉冲能量增大后,激光脉冲的能量透过率由近100%迅速减小;当入射激光脉冲的能量进一步增加时,激光脉冲的能量透过率继续缓慢变小.用临界自由电子密度以及所对应的临界时间点对上述实验现象进行了理论分析得到了如下结论:当自由电子密度未达到临界自由电子密度时,多光子电离过程起主要作用,而当自由电子密度超过临界自由电子密度后,逆韧致吸收过程起主要作用,临界时间点是入射激光脉冲与空气作用过程中自由电子密度达到临界自由电子密度的时刻.入射激光脉冲能量决定了临界时间点在脉冲作用时间上的位置,临界时间点的位置决定了激光脉冲的能量透过率.可以通过测量激光脉冲的能量透过率来计算出临界自由电子密度,从而确定出激光脉冲在空气中聚焦时的能量透过特性.

英文摘要:

Experimental study on the energy transmissivity of high -power nanosecond laser pulse focusing in air versus input laser energy has been carried out. There are three stages: when the input laser energy is relatively low,all of the laser energy can pass through the focusing point; when the input laser energy increases gradually, energy transmissivity decreases steeply from nearly 100 % to lower values; when the input laser energy keeps on increasing, the transmissivity decreases slowly further. By defining the critical electron density and the corresponding critical time point, successful theoretical analysis has been carried out for the above experimental phenomena. When the free-electron density is less than the critical value, multiphoton ionization plays the dominating role; when the free-electron density is higher than the critical value, the inverse bremsstrahlung process dominates. The critical time point is the time when laser pulse reaches critical electron density in the process of laser pulse passing through the air; its position on the laser pulse is determined by the input laser pulse energy, meanwhile this position determines the energy transmissivity of the laser pulse. So we can calculate the critical electron density by measuring the transmissivity versus input energy and comprehend the characteristics of transmissivity for laser pulse focusing in the air.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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