飞秒激光在空气、水溶液中的传输和成丝的光谱特性研究

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1、分类号：O561单位代码：10183研究生学号：2015931003密级：公开飞秒激光在空气、水溶吉林大学液中的传博士学位论文输和成丝的飞秒激光在空气、水溶液中的传输和成丝的光谱特性研究光谱特性研Researchonthepropagationoffemtosecondlaserinair,watersolution究andthespectralpropertiesduringfilamentation作者姓名：李贺吉林专业：原子与分子物理大学研究方向：激光与原子分子的相互作用指导教师：金明星教授培养单位：原子与分子物理研究所2

2、018年6月飞秒激光在空气、水溶液中的传输和成丝的光谱特性研究Researchonthepropagationoffemtosecondlaserinair,watersolutionandthespectralpropertiesduringfilamentation作者姓名：李贺专业名称：原子与分子物理研究方向：激光与原子分子的相互作用指导教师：金明星教授学位类别：理学博士培养单位：原子与分子物理研究所论文答辩日期：年月日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级中科院近物

3、所主席张家骅研究员长春光机所盲审专家正高级中科院武汉物理委员张喜和教授长春理工大学与数学研究所袁建民教授吉林大学盲审专家正高级复旦大学丁大军教授吉林大学石英教授吉林大学徐海峰教授吉林大学胡湛教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行

4、研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博

5、硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：硕士□√博士学科专业：原子与分子物理论文题目：飞秒激光在空气、水溶液中的传输和成丝的光谱特性研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号原子与分子物理研究所（130012）作者联系电话：13194399436摘要摘要飞秒激光在空气、水溶液中的传输和成丝的光谱特性研究随着飞秒激光技术的快速发展，自从1995年飞秒激光成丝现象被发现以来，人们对不同气体及凝聚态介质中的成丝现象进行了广泛研究，不断地揭开

6、了飞秒激光成丝过程的面纱。飞秒激光脉冲在介质中传播时，由于克尔自聚焦效应，激光强度会不断增加，当其达到电离阈值后，通过多光子电离产生的大量等离子体会对激光光束起到散焦的作用，当两者达到动态平衡时能够得到很长的等离子体通道，在此过程中会产生超连续谱、荧光发射、锥角辐射以及太赫兹辐射等非线性效应，这些效应对远程探测、人工降雨以及诱导闪电等诸多领域都具有重要的应用前景。尽管在过去的二十几年间，飞秒激光脉冲在介质中成丝已经取得了很大的成功，但仍有问题亟待解决，如飞秒激光在真实大气中传播时，湿度、温度、气流等因素都会随时发生变化；在液体环

7、境中传播时，温度和各杂质含量等也会发生变化，这些因素对成丝过程都会产生较大的影响。在本文中，我们分析了不同因素对飞秒激光在空气中成丝产生的荧光光谱以及在水中成丝时产生的超连续谱的影响，其主要研究内容如下：（1）我们对飞秒激光成丝过程中不同位置处的荧光发射情况进行了分析，并利用氮荧光光谱对成丝过程进行表征。我们发现等离子体细丝的长度能够通过增加激光脉冲能量和聚焦透镜的焦距得到有效地延长，但是，谱线宽度并未因成丝位置、脉冲能量以及透镜焦距的变化而发生改变。在考虑群速度色散效应后，通过使用修正的Marburger公式计算得到的溃缩距离

8、与实验中得到的溃缩距离能够很好地吻合。实验证明了每个参数对控制激光成丝都起到了不同的作用，进而影响了成丝过程中发射的荧光强度、丝的位置及长度。（2）我们研究了波长为800nm的激光脉冲在不同湿度的空气中成丝时，脉冲能量以及脉冲的偏振特性对侧向发射的OH荧光和N2