等离子体通道的声学诊断方法

超短脉冲强激光在空气中传输可以形成很长的等离子体通道，目前对这种等离子体通道有许多诊断方法，文章介绍了一种十分简易但很有效的方法——声学测量方法．该方法可以根据通道不同位置的声音信号，测量通道的长度和通道内电子密度等一些参数，具有其他传统诊断方法无可比拟的优越性．     

激光等离子体的声学诊断研究

提出了利用激光等离子体声波对高功率激光与材料相互作用过程进行了诊断的方法。实际测量了波长０．５３μｍ激光与几种金属材料相互作用的过程，其结果与采用春它方法得到的结果基本吻合。     

空气中单个激光等离子体通道的形成条件

利用皮秒和飞秒激光研究了激光在空气中聚焦产生单个等离子体通道的条件.研究发现，能量为8—12mJ皮秒激光被焦距为15cm的透镜聚焦后，可以产生较为稳定的单个通道.通过横向纵向阴影成像分析发现，通道的管壁对聚焦产生的自发光具有箍缩作用，而通道内部却有利于光的传输.同时还发现，当采用短焦距透镜时，能量低于10mJ的飞秒激光在空气中较易形成单个等离子通道. 关键词： 等离子体通道 皮秒激光 飞秒激光 阴影成像     

用声学诊断方法测量激光等离子体通道的长度与电子密度

用声学诊断方法对超短脉冲强激光在空气中传输形成的等离子体通道进行了测量，根据通道不同位置的声音信号，得到了通道的长度和通道内电子密度等信息. 关键词： 声学测量 等离子体通道     

空气中飞秒激光等离子体荧光辐射光谱研究

系统地研究了不同聚焦条件下飞秒激光空气等离子体的荧光辐射特性以及空间演化情况.在紧聚焦情况下,由于焦点附近比较高的激光强度以及比较高的电子密度,辐射光谱表现为连续谱和线状原子光谱的叠加.在弱聚焦情况下,辐射光谱主要由很多分子线谱组成,而没有观测到连续谱的产生.还研究了光谱谱线强度随激光传输距离的演化情况,结果显示,光谱谱线的强度变化在一定程度上间接反映了等离子体细丝的演化情况.     

空气中飞秒激光自聚焦等离子体通道的电导特性

 通过电学探测法,采用不同焦距的聚焦透镜,在不同激光能量、不同极性外加电压的条件下,对大气中的飞秒激光自聚焦等离子体电离通道特性进行了实验研究。发现激光脉冲经不同焦距的聚焦透镜作用后均存在较长的电离通道,通道的等效电阻率有所变化,通常电阻率的最大值出现在透镜的几何焦点附近,并且焦距越长,此电阻率的局部峰值点离几何焦点位置越近。在外加不同极性电压时,自由电子受到所加静电场作用力、洛仑兹力以及有质动力的共同作用。焦点前,通道电流变化不明显,加正向电压产生的电流略微大于加负向电压时的电流;焦点后则是加负向电压产生的电流大于加正向电压时的电流。     

空气中飞秒激光自聚焦等离子体通道的电导特性

通过电学探测法,采用不同焦距的聚焦透镜,在不同激光能量、不同极性外加电压的条件下,对大气中的飞秒激光自聚焦等离子体电离通道特性进行了实验研究。发现激光脉冲经不同焦距的聚焦透镜作用后均存在较长的电离通道,通道的等效电阻率有所变化,通常电阻率的最大值出现在透镜的几何焦点附近,并且焦距越长,此电阻率的局部峰值点离几何焦点位置越近。在外加不同极性电压时,自由电子受到所加静电场作用力、洛仑兹力以及有质动力的共同作用。焦点前,通道电流变化不明显,加正向电压产生的电流略微大于加负向电压时的电流;焦点后则是加负向电压产生的电流大于加正向电压时的电流。     

飞秒激光空气等离子体通道的吸收和辐射特性

研究了飞秒激光诱导单个空气等离子体通道的吸收和辐射特性,给出了等离子体通道吸收系数的解析表达式,并理论推导出了辐射能流率的表达式。与TOPS不透明度数据库查表方法比较,两种方法计算结果符合得很好。分析了吸收和辐射参量对入射激光参量的依赖关系。计算了中心波长800nm,脉宽40fs的飞秒激光空气等离子体通道的吸收和辐射参量的典型数值。结果表明,成单丝情况下等离子体通道的Rosseland吸收系数为0.0270cm-1,辐射能流率为7.87×1010W/m2;窄脉宽长波长的入射激光有利于生成吸收小辐射强的等离子体通道。     

超短脉冲激光产生等离子体通道寿命研究

利用强飞秒激光在大气中产生等离子体通道内带电粒子的动力学模型,综合考虑二体吸附、三体吸附、离解和复合等因素,分析后续激光退吸附作用对等离子体通道寿命的影响,给出有效延长通道寿命的后续激光控制参量。计算表明,选择不同的激光注入形式和注入时间,对通道寿命的延长有着不同的效果,适当优化的激光可以延长通道寿命达25 s以上。     

超短脉冲激光产生等离子体通道寿命研究

利用强飞秒激光在大气中产生等离子体通道内带电粒子的动力学模型,综合考虑二体吸附、三体吸附、离解和复合等因素,分析后续激光退吸附作用对等离子体通道寿命的影响,给出有效延长通道寿命的后续激光控制参量。计算表明,选择不同的激光注入形式和注入时间,对通道寿命的延长有着不同的效果,适当优化的激光可以延长通道寿命达25 s以上。     

Enhanced laser-induced plasma channels in air

Plasma is a significant medium in high-energy density physics since it can hardly be damaged. For some applications such as plasma based backward Raman amplification(BRA), uniform high-density and large-scale plasma channels are required. In the previous experiment, the plasma transverse diameter and density are 50–200 μm and 1–2 × 10~(19)cm~(-3),here we enhance them to 0.8 mm and 8 × 10~(19)cm~(-3), respectively. Moreover, the gradient plasma is investigated in our experiment. A proper plasma gradient can be obtained with suitable pulse energy and delay. The experimental results are useful for plasma physics and nonlinear optics.     

The comparison study of diagnostics of light filaments in air

Long plasma channels in air induced by femtosecond laser pulses are investigated using three different methods, including the cross-section imaging, resistivity measuring and acoustic diagnostics. These methods are based on different properties of the light filaments. A comparison of the three diagnostics shows that the imaging method is the most precise one in studying the filaments distribution and evolution, that the sonographic method is the most convenient approach to detecting long plasma channels by detecting the acoustic wave generation, and that the resistivity measurement can only be applied for giving a rough estimate. The diagnostics of filaments allow us to choose appropriate detecting methods and provide further insight into the dynamic evolution of the light filaments in air.     

Laser absorption and fluorescence diagnostics of a plasma

Diagnostics of a near-surface laser plasma, the plasma of a strong-current pulse gaseous discharge in inert gases, nitrogen, and carbon dioxide under conditions of intense evaporation of the wall of the discharge chamber, the plasma of a discharge with a hollow cathode, and the active medium of an excimer laser was conducted by methods of intracavity laser spectroscopy and laser-induced fluorescence. The dynamic fields and absolute concentrations of atoms, ions, molecules and electrons, the plasma temperature, and the velocities of flows of particles were measured. The quantitative determination of the density of particles in the erosion laser flame prior to breakdown and the phenomena associated with the formation of molecules in the laser plasma received primary consideration. To whom correspondence should be addressd. Instite of Molecular and Atomic Physics of the Academy of Sciences of Belarus, 70, F. Skorina Ave., Minsk, 220072, Belarus. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 64, No. 3, pp. 281–290, May–June, 1997.     

X射线激光在稠密等离子体诊断中的应用

X射线波段的相干辐射——X射线激光,由于其短波长、高强度、强相干等独特的优点,已经成为诊断稠密等离子体状态的一种工具.文章结合相应的应用演示实验对此进行了简要的描述,介绍了诊断的原理、X射线激光的获得,以及偏折法和干涉法诊断的实验及其结果.     

空气中激光等离子体通道导电性能的研究

超强飞秒激光在大气中传输时，可以形成很长的等离子体通道.对通道电阻率和测量电极与等离子体通道间的接触电阻进行了测量，并对影响等离子体通道电阻率的主要因素进行了研究分析.提出减小等离子体通道电阻的方案. 关键词： 等离子体通道 电阻率 接触电阻     

Microwave diagnostics of ultracold neutral plasma

The microwave method is suggested to diagnose the ultracold neutral plasma. Based on the calculations of the dipole radiation, we derive the microwave scattering cross section of the ultracold neutral plasma, and microwave power scattered by the ultracold plasma is calculated as a function of time. The scattering cross section is nearly ¹⁰−11 m².