太赫兹波增强光致等离子体声音的研究

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1、分类号学号M201172963学校代码10487密级硕士学位论文太赫兹波增强光致等离子体声音的研究学位申请人：周卫学科专业：物理电子学指导教师：刘劲松教授答辩日期：2014.5.16万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheoreticalStudyontheEnhancementofLaser-InducedPlasmaAcousticsbyTerahertzWaveCandidate

2、:ZhouWeiMajor:PhysicalElectronicsSupervisor:Prof.LiuJinsongHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学

3、位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要激光在大气中产生等离子体的过程由于涉及到激光和物质的

4、相互作用、等离子体学和非线性物理学的复杂过程而备受科研工作者关注。飞秒激光在空气中传输，当满足一定条件时，会在大气中激发较长的等离子体细丝从而传输较远距离，同时会伴随着各种非线性现象出现。等离子体中光强和电子参数的分布对研究等离子体有重要意义，但由于等离子体细丝内激光光强高，无法在不破坏细丝完整性的前提下对各参数进行测量。而等离子体声信号受等离子体细丝参数的影响，这提供了一种不接触测量等离子体细丝参数的方法。近几年太赫兹对等离子体声的增强作用已经被实验观察证实，这将等离子体声的应用范围进一步扩大，太赫兹通过对等离子体细丝的电子进行加速，相当

5、于加热了等离子体，提高了声压，进而增加了释放的声信号，通过对声信号的分析，我们可以得出太赫兹的信息，从而寻找到了一种测量太赫兹信号的新的方法。本论文主要工作：(1)介绍了太赫兹增强声波的物理模型，分析了太赫兹偏振方向和外加偏压对太赫兹增强声波的影响，根据声压的增加正比于太赫兹对等离子体自由电子做功的关系，得到了新的带有夹角和外加偏压的声压公式，根据公式讨论了夹角对测量误差的影响，给出了单色激光下利用偏压实现太赫兹相干探测的原理。(2)仿真分析了改变电子-分子碰撞弛豫时间常数对声压增强曲线的影响。发现当时间常数从远小于THz脉宽变化到大于TH

6、z脉宽时，声压曲线变化为新的低气压模型公式，推导出新的低气压声压增强公式并和仿真曲线对比。(3)介绍了声学法诊断等离子体参数的原理和电离率模型，通过分析太赫兹在等离子体中的传输过程，结合声压增强公式，得到用TEA（Terahertz-Enhanced-Acoustics）方法诊断等离子体参数的原理方法，对两种诊断方法进行了对比。新的TEA诊断方法提供了新的不接触诊断等离子体细丝参数的方法，为研究等离子体提供了很好的科学手段。关键词：激光等离子体细丝声学测量法太赫兹增强声波I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTheprocess

7、forlasertoformtheplasmafilamentinair,foritsconnectionwiththeinteractionbetweenlaserandmaterielandwiththecomplexcourseofplasmaandnonlinearPhysics,drawsgreatintentionfromresearchers.Whenthefemtosecondlaserpropagatesintheairandmeetssomecertainconditions,itwilltravellongdistan

8、cesbyformingplasmafilaments,alongwithsomenonlinearopticalphenomena.Thelaserintensityandth