飞秒激光经圆锥透镜在熔融石英中成丝的超连续辐射研究

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1、学号：S15010051硕士学位论文飞秒激光经圆锥透镜在熔融石英中成丝的超连续辐射研究研究生姓名：王飞学科、专业：物理学二○一八年四月分类号：密级：可公开UDC：编号：飞秒激光经圆锥透镜在熔融石英中成丝的超连续辐射研究INVESTIGATIONOFSUPERCONTINUUMRADIATIONANDFEMTOSECONDFILAMENTATIONINFUSEDSILICABYUSINGCONICALLENS学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：物理学(070200)研究方向：原子分子与电磁场相互作用申请学位级

2、别：硕士指导教师：郝作强教授张兰芝讲师研究生：王飞论文起止时间：2017.03-2018.04.摘要当超短脉冲激光功率大于其在光学介质中的自聚焦临界功率时，由于克尔自聚焦和等离子体散焦效应的动态平衡作用，会在介质中形成等离子体细丝，等离子体丝具有很多独特的优点而在很多研究领域有着很广阔的应用。针对飞秒激光成丝的不同应用领域，圆锥透镜对光束不同的汇聚方式使它成为一种具有独特优势能实现成丝优化控制的的光学元件。本论文首先对飞秒激光成丝进行简要的概述，讨论了近年来使用圆锥透镜在不同非线性介质中（气体、固体、液体）进行成丝、超连续辐射优化控制的

3、最新研究进展。其次，对圆锥透镜控制飞秒激光成丝所涉及的物理机制进行解释，并使用Zemax软件模拟了贝塞尔光束焦深区域随着凹透镜与圆锥透镜距离增加时的变化规律。在实验方面，研究了改变实验参数（凹透镜与与圆锥透镜的距离、圆锥透镜的角度、入射激光能量）对等离子体丝及超连续辐射的影响。研究结果表明使用凹透镜与圆锥透镜组合可以很好地对等离子体丝及伴随的超连续辐射进行优化控制，进一步为成丝、超连续辐射在更多领域的应用提供一种便捷的方法。关键词：飞秒激光成丝圆锥透镜超连续辐射ABSTRACTWhentheultrashortpulselaserpow

4、erisgreaterthanitsself-focusingcriticalpowerinopticalmedia,thelaserwillformplasmafilamentduetothedynamicbalancebetweenthenonlinearKerrself-focusingandplasmadefocusingeffects.Thefilamenthasaverybroadapplicationduetoitsuniqueadvantagesinmanyresearchfields.Inthedifferentfie

5、ldsoffemtosecondlaserfilamentation,theconicallensisoftenchoseasafocalelementwhichhasaveryimportantpropertyoflongfocaldepthtocontrolfilamentation.Firstly,abriefoverviewoffemtosecondfilamentationisintroduced,inwhichthelatestresearchprogressofusingconicallensindifferentnonl

6、inearmedia(gas,solid,liquid)tooptimizethefilamentandsupercontinuumradiationiscommented.Furthermore,thephysicalmechanismofusingconicallenstocontrolfemtosecondfilamenationisdiscussedwiththehelpofZemaxsoftware.WesimulatedthevariationofthefocaldepthoftheBesselbeamwiththeincr

7、easeofthedistancebetweentheconcavelensandtheconicallens.Intheexperiment,theinfluenceofexperimentalparameters(thedistancebetweentheconcaveandconicallens,theangleoftheconelensandtheincidentlaserenergy)ontheplasmafilamentandthesupercontinuumradiationisstudied.Theresultsshow

8、thatthecombinationofconcavelensandconicallenscanbeusedtooptimizethecontrolofplasmafilamentandsuperconti