微米级玻璃锥形管引导的激光强聚焦

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1、分类号：O43密级：公开研究生学位论文论文题目（中文）微米级玻璃锥形管引导的激光强聚焦StrongFocusingEffectofLaserbyMicron论文题目（外文）DimensionTaperedGlassCapillaries研究生姓名林崇楠学科、专业物理学·粒子物理与原子核物理研究方向射线与物质相互作用学位级别硕士导师姓名、职称邵剑雄教授论文工作起止年月2013年09月至2016年06月论文提交日期2016年05月论文答辩日期2016年06月学位授予日期校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独

2、立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论

3、文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。本学位论文研究内容：□可以公开□不宜公开，已在学位办公室办理保密申请，解密后适用本授权书。（请在以上选项内选择其中一项打“√”）论文作者签名：导师签名：日期：日期：微米级玻璃锥形管引导的激光强聚焦中文摘要目前在越来越多的领域需要用到一束尺寸小，强度高的聚焦激光。在现有的透镜和面镜组成的聚焦系统难以满足这一要求时，国内外的诸多小组都积极地投身到这一领域之中，成为一个研究热点

4、。在众多人的努力下，目前已经有许多方法展示出实现这一目的的可能性，但这些方法也都存在着一些缺点，比如焦距小、效率低、没有全面地展示出聚焦激光随着外界参数的变化而发生变化的趋势。本工作受微米级玻璃锥形管能够引导聚焦离子束的启发，尝试采用微米级玻璃锥形管代替面镜和透镜系统来引导聚焦激光，并以五维光纤位移台搭载小孔径的光纤扫描微米级玻璃锥形管聚焦激光后形成的光斑的方式来定量地确定聚焦后形成光斑的位置、大小和强度，从而了解微米级玻璃锥形管聚焦激光的能力。经过试验发现微米级玻璃锥形管对激光有着较好的聚焦能力，并且与微米级玻璃锥形管的出口内径有着强烈的依赖关

5、系。具体表现在随着微米级玻璃锥形管的出口内径的减小，聚焦的位置不断地靠近管口，也就是焦距在不断地减小，从几百微米减小到几十微米，随着出口内径的减小而呈现近似二分之一次方的减小；同时聚焦的光斑尺寸也在不断地减小，近似为随着出口内径的减小而线性减小，大约为出口内径的三分之一左右；另外聚焦的强度也就是放大倍数则是在不断地增大，这与出口内径有着直接的联系，即随着出口内径的减小，放大倍数呈平方式上升。为了更加利于应用，借鉴扩散激光经过凸透镜后聚焦的位置会向后延伸的事实，利用透镜组调节出一束带有微小发散角的激光入射微米级玻璃锥形管，在出射强度未明显衰减的情况

6、下，焦距有效延长。这种变焦方法为进一步的激光单细胞辐照等需要长焦距的聚焦激光的应用提供了较好帮助。本文第一章主要介绍了几种在这一领域目前已经公开发表的工作情况，包括基于负折射率材料制作的超级透镜、金属薄膜衬底上周期排列的亚波长小孔、多模光纤的自聚焦效应、平面波角谱合成等方法。I第二章是通过二维时域有限差分方法(2D-FDTD)，对微米级玻璃锥形管引导激光强聚焦进行了初步的理论模拟。第三章介绍了一系列用于微米级玻璃锥形管引导激光强聚焦实验的实验设备，包括仪器选取的原则和一些具体参数。第四章介绍了在正式开始微米级玻璃锥形管引导激光强聚焦实验前的一些准

7、备实验。包括光电二极管的测试、激光器光强分布的测量还有视频显微镜的刻度标定。第五章重点描述了微米级玻璃锥形管引导激光强聚焦实验，展示了实验结果。并对实验结果进行了初步的分析讨论。第六章是本文的最后一章，主要是对本工作进行了总结，展望了后续应用，并对以后进一步的实验提供的规划和方向。关键词：玻璃锥形管，微米量级，激光强聚焦，延长焦距IIStrongFocusingEffectofLaserbyMicronDimensionTaperedGlassCapillariesAbstractAtpresent,focusedlaserwithsmallsi

8、zeandhighintensityisusedinasurgingnumberoffields.Ithasbecomeahottopi