气体分子CO2、N2在飞秒激光下成丝荧光动力学过程研究

摘要

光受激辐射放大之后产生的光我们称之为激光，随着激光技术的不断发展，近些年来飞秒激光逐渐走进了我们的视野，飞秒激光的出现，光与物质的相互作用进入了强相互作用时代。随着激光强度的不断增加，激光与分子原子也产生了不同的作用效果，分子取向、电离解离、库伦爆炸、核裂变、核聚变等现象因而相继出现，这些现象不但对我们研究分子原子内部结构和性质提供了有力依据，而且也促进了飞秒激光技术的发展。同时在这些研究里，飞秒激光在空气中的传播也是科研人员一直研究的重点，当飞秒激光在空气中传播时，飞秒激光光束与产生的等离子体之间会产生一个动态平衡，这个平衡是由光的克尔效应和等离子体的散焦效应导致的，因此可以在空气中看到一条光丝，即飞秒激光成丝，由于这种光丝可以传播很远的距离，所以能够很好的在实际中得到应用。
　　本论文的主要内容包括以下几个部分：
　　第一部分介绍激光和飞秒激光的特点与应用。科学技术发展很快，近年来脉冲越来越短的激光已经产生，从之前的皮秒到现在的飞秒甚至阿秒，激光给更多的领域带来了贡献，也因为激光拥有好的单色性、方向性、相干性和高亮度，因此激光的作用体现在方方面面，如工业、医疗、商业、科研、信息和军事等都有应用。
　　第二部分介绍激光成丝的相关理论和研究过程中出现的问题及解决方法。在对激光成丝问题的研究中，研究人员发现了很多激光成丝积极的一面，并且很好的对其加以利用，使其应用再来很多方面，但同时也出现了一些问题，能更好的避免这些问题是很重要的。
　　第三部分介绍了实验装置。
　　第四部分为论文的主要部分，介绍了CO2分子在飞秒强场下成丝荧光动力学。通过在不同偏振、不同气压、不同成丝位置处探测成丝荧光光谱，分析了二氧化碳在强激光场下的成丝动力学以及荧光衰减动力学过程。
　　第五部分主要介绍了N2分子在飞秒强场下成丝荧光动力学的几个时间尺度。在同一分子中，看到了从皮秒、纳秒、微妙到毫秒时间尺度下的荧光光谱，各种时间尺度下的分子动力学问题有些已十分清晰，有些还有待解决（如微秒量级下的光谱）。

目录

声明

1 绪论

1.1 激光简介

1.2 飞秒激光简介

1.3 飞秒激光的特点及应用

1.3.1 超强度、超快速的应用

1.3.2 在工业医疗中的应用

1.4 总结及本文工作

2 激光成丝的相关理论和成丝过程中出现的现象

2.1 飞秒激光成丝简介

2.1.1 飞秒激光成丝产生机制

2.2 飞秒激光在成丝过程中出现的现象

2.2.1 衍射

2.2.2 自相位调制

2.2.3 自陡峭效应

2.2.4 高阶克尔效应

2.2.5 多丝现象

2.2.6 高次谐波和太赫兹波

2.2.7 成丝诱导荧光发射

2.3 飞秒激光成丝模型的探讨

2.4 飞秒激光成丝的应用

3 实验装置

4 CO2分子在飞秒强场下成丝荧光动力学

4.1 带时间分辨的CO2分子飞秒激光成丝荧光光谱

4.2 不同气压下的荧光光谱

4.3 不同位置的荧光光谱

4.4 本章小结

5 N2分子在飞秒强场下成丝荧光动力学的几个时间尺度

6结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢