一、紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速（论文文献综述）
朱常青[1]（2021）在《激光电子加速及辐射的控制与超快应用》文中研究指明等离子体加速具有不受电离阈值的限制和极高的加速梯度等特性,为实现台面式粒子加速器提供了理论依据。近年来,随着啁啾脉冲放大技术的发展,基于超强超短激光驱动的等离子体电子加速器愈来愈受到人们的重视并已日臻成熟。加速出的相对论电子束可以通过Betatron振荡、逆康普顿散射等过程产生次级的辐射源,该X射线脉冲具有脉宽短、亮度高和源尺寸小等优势,在物理、化学、生物等学科的超快研究方面具有重要而广泛的应用。本论文主要对超强激光驱动的电子束及其辐射源的产生和控制过程进行了深入地探索,并且在研制的超快X射线衍射装置上开展了相应的应用研究。内容分成以下六章:第一章是绪论。首先介绍激光尾波场电子加速的物理机制和发展概况。然后介绍基于激光等离子体作用产生的超快X射线辐射源,包括Betatron辐射、逆康普顿散射和KαX射线。最后介绍这三种辐射源的超快应用,包括超快泵浦探测、超快吸收谱学、相衬成像和三维CT扫描成像。第二章是激光电子束指向的控制。首先介绍了控制激光电子束指向的原理以及脉冲波前倾斜在空间的演化过程。接着介绍了利用20 TW钛宝石飞秒激光器研制了一台激光等离子体电子加速器,获得了高品质的相对论电子束。然后,通过带有波前倾斜的激光脉冲实现了对电子束空间指向的线性调控,并建立理论模型对该过程进行了解释。最后介绍了激光电子束指向的控制在实际中的应用。第三章是激光等离子体X射线源的控制与品质的提升。（1）利用超强激光驱动的电子束与被等离子体镜反射回来的剩余激光对撞,通过逆康普散射过程产生高能的硬X射线。实验中,采用低背压高透光率的高Z纯氮气靶,提高激光在等离子体中能量的传输效率。进一步将激光聚焦在喷嘴的后沿,在不牺牲电子束品质的情况下,提高电子与激光的对撞截面,最终实现了X射线源产额的提升。（2）利用激光等离子体尾波场加速的相对论电子束在等离子体空泡中的横向振荡向外辐射出Betatron X射线,通过在激光脉冲中引入正的二阶色散,激发出更强的等离子体尾波,使得空泡的横向不稳定性增加,最终提高了Betatron X射线的临界能量。（3）将尾波场加速出的相对论电子束与高Z的金属靶作用,通过Bethe-Heitler过程产生了高能的γ射线和产额达1.0×106（>30 Me V）的正电子源。第四章是超快X射线衍射装置的研制。首先介绍了超快X射线衍射的原理,基于该原理设计了一套衍射系统。然后对泵浦探测光路的时空重合、靶面的平整度、KαX射线的产生和定标及X射线多层膜反射镜等进行了系统性地优化。接着利用该装置对SrCoO2.5薄膜样品的瞬态结构变化进行了探测。最后还介绍了一种单发实时超快X射线衍射装置的设计方案,可用于对样品的不可逆动力学过程进行单发实时动态地进行测量。第五章是超快X射线衍射的应用。首先介绍了反铁磁绝缘体SrCoO2.5样品的性质及制备过程。然后对SrCoO2.5薄膜样品在光诱导下的动力学过程进行了研究,通过超快X射线衍射并结合可见光的飞秒瞬态反射率信号对该样品进行了结构相变的分析。400 nm激光泵浦时,激发的是四面体结构,电荷转移是导致晶格畸变主要的物理机制,而800 nm激光泵浦时,激发的是八面体结构,热膨胀占主要贡献。第六章是总结与展望,对博士期间所作的工作进行了全面地总结,并对后续的工作进行了一定的思考和展望。
张延相[2]（2021）在《超快矢量光场的空时紧聚焦特性研究》文中研究说明超快激光脉冲空时整形是发展高效激光光镊、超快光学扳手、精密时间分辨测量、超快光谱、集成光学芯片和高分辨率成像的强有力手段。如今,这些激光整形技术主要集中于光场的空间调制和时间编码。然而,大量的工作通常关注标量光波的空时整形或者低阶矢量光场的空时耦合,却忽略了光场在一个超短时间间隔内的变化过程。因此,如何利用上述激光整形方法实现超快多目标的光场调控、以及结合高阶矢量涡旋飞秒激光的空间偏振相位特征与超快时间特性来快速的捕获和旋转纳米粒子,至今仍然是艰巨的挑战,这不仅不利于深入研究超快光-物质的相互作用,而且限制了新型光镊技术的实际应用。关于这些问题,本文基于时间相关的矢量衍射理论和快速傅里叶转换,建立了具有不同振幅（高斯模和拉盖尔-高斯模）和多种偏振的飞秒（涡旋）光脉冲通过高数值孔径物镜后的空时聚焦光场模型,详细研究了超快时间对紧聚焦光场以及光场中粒子所受光力和自旋扭矩的影响,实现了超快多目标光场调控和高阶矢量涡旋光场下的超快粒子捕获与操控,为后续的理论工作和实际的工业应用奠定了基础。本文的主要成果与结论如下:（1）将时间相关的矢量衍射理论与快速傅里叶转换相结合,通过单个高数值孔径物镜聚焦低阶矢量涡旋飞秒脉冲光,提供了一种实现超快调控多目标光场的新思路。研究发现,在一个可配置的时间段内（～400 fs）,超快时间自由度对获得以下聚焦光场特征起关键作用,包括亮暗交替、空间旋转以及横向和纵向偏振分量场之间的转换;这些超快现象分别归咎于光波内部的相长/相消干涉、时间相关的Gouy相移以及能流的再分布。特别地,径向偏振涡旋光是同时实现上述三种超快多目标光场的最佳候选者。本文所论述的系统体积较小便于实际光路集成,运行速度在飞秒量级因而非常高效,相比于双光束耦合装置系统复杂度降低,可在单个系统中同步实现多重调控目标,同时引入超快时间调控增加了系统可调谐的自由度。本文所证实的初步实验结果与理论预测和数值分析结果一致。本文所论证的时空演化光束的特殊行为除了在超快光子学领域具有广泛的兴趣外,还为超快相关的多种应用提供了基础,如多功能集成光学芯片、高效激光捕获、微结构旋转、超分辨率光学显微镜、精确的光学测量和活体追踪。（2）利用快速傅里叶变换、时间相关的矢量衍射理论以及瑞利散射模型,研究了超快变化的时间（0～400 fs）对高阶矢量涡旋（HOVV）光束通过高数值孔径物镜聚焦后的光场分布、瑞利粒子所受光力和自旋力矩的影响。首先通过调节HOVV光束内部超快的时间,可以准周期性的整形HOVV紧聚焦光场分布;进一步研究了HOVV光场诱导瑞利粒子（尺寸比光波长小得多）所受光力的三维分布,结果表明,不同的矢量涡旋光场作为超快时间的函数具有选择性捕获粒子的能力。除此之外,本文继续讨论了瑞利粒子所受的三维自旋扭矩,使得横向和纵向自旋力矩之间的转换成为可能,从而在超快的时间尺度内产生三维空间旋转。此外,涡旋阶数对紧聚焦光场以及相关光力和自旋力矩的调控起着至关重要的作用。同样地,在现有实验装置的基础之上,初步验证了高阶矢量光场的产生及其应用。本文所论述的路径和结果不仅为光场的超快调控提供了全新的自由度,而且在集成光谱分析、超快光镊和扳手、高速光学测量等方面具有潜在的应用前景。
张津[3]（2021）在《极紫外光学频率梳的研制》文中研究说明极紫外光学频率梳（以下简称“极紫外光梳”）不仅是精密测量物理领域不可或缺的工具,它的诞生也为强场超快科学领域的相关研究带来了新的契机。在精密测量物理领域,利用极紫外光梳可以开展类氢或类氦离子的1S→2S跃迁的精密光谱测量（如He+的1S-2S跃迁位于60.8nm,Li+的1S-2S跃迁位于41nm）,有助于在更高精度上检验束缚态量子电动力学理论;而基于钍-229原子核能级跃迁的精密光谱测量（位于150nm附近）,将为新一代时钟——“原子核钟”的实现奠定基础。在强场超快科学领域,利用极紫外光梳平台开展极高重复频率下的强场物理实验,能够大大提高实验信噪比与采样率,为研究以往受信噪比限制而难以观察到的强场物理效应提供便利。例如,利用极紫外光梳平台开展的角度分辨的光电子能谱测量（ARPES）,不仅有助于将时间分辨率提高到阿秒量级,还可以缓解空间电荷效应的影响,有效提高实验信噪比;此外,基于极紫外光梳平台的阿秒脉冲产生,可以为下一步实现兆赫兹以及更高重复频率的阿秒瞬态吸收实验奠定良好的基础。鉴于此,我们自主设计并建立起国内首台极紫外光学频率梳,旨在开展极紫外波段的精密光谱测量以及高重复频率下的强场超快科学研究,主要工作成果包括:1.千瓦级飞秒共振腔的研制。由于缺乏合适的激光增益介质,极紫外光梳需要通过高次谐波辐射过程实现光梳波长从红外到极紫外的转化。高次谐波辐射过程所需求的峰值光强很高（>1013 W/cm2）,而目前商用红外光梳的单脉冲能量普遍较低（<1μJ）,因此我们搭建了一台飞秒共振腔来实现红外驱动光梳的放大。实验上,我们优化了飞秒共振腔的模式匹配,并且通过Pound-Drever-Hall（PDH）技术实现了腔长的精确锁定,锁定时间超过一小时。当入射光功率为27W时,我们实现腔内平均功率达到6.08kW,对应增强倍数为225倍。我们估算了腔内焦点处的峰值功率密度约为4.8 × 1013W/cm2,该结果已经达到高次谐波辐射过程所需的光强。2.极紫外光学频率梳的实现。通过结合飞秒共振腔技术与高次谐波辐射过程,我们实现了光梳波长从红外到极紫外的转化。当氙气作为高次谐波辐射过程的工作介质被注入到腔内焦点处时,我们观察到了最高19阶谐波（波长约55nm）的产生,并测得产生的11阶谐波（约94nm处）功率为115.9μW,对应的谐波产生效率约为2.5 × 10-8。通过三次谐波的光学外差拍频实验,我们证实了产生的高次谐波具有良好的时间相干性。以上实验结果表明,我们搭建的这台极紫外光梳已具备开展原子分子精密光谱测量的潜力。3.高重复频率条件下氮气分子辐射机理研究。利用极紫外光梳平台,我们进行了 100MHz重复频率下氮气分子337nm辐射机理的研究。通过研究337nm辐射的强度随氮气流量和驱动光偏振的变化关系,我们讨论了氮分子激发三重态（C3Πu态）的激发机制。我们的结果排除了解离再结合机制是C3Π-u态布居的主要途径,并且认为在我们的实验条件下,非弹性碰撞激发过程是C3Πu态布居最有可能的路径。另外,我们还讨论了飞秒共振腔中产生的稳态的等离子体对C3Πu态布居的影响。综上所述,我们在实验室搭建的这台极紫外光梳,不仅已经具备开展精密光谱测量实验的潜力,并且能够在前所未有的高重复频率下研究强场超快科学问题,在许多基础物理前沿研究领域中都具有广阔的应用前景。
宋贾俊[4]（2021）在《超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究》文中研究说明得益于飞秒激光独有的时间特性,其在科研、工业加工、医疗等领域有着广泛的应用。这些应用也进一步推动着飞秒光源的发展,比如高次谐波及阿秒科学促进了少周期、高平均功率飞秒放大器的发展,精密计量及光学频率梳促进了高重频飞秒振荡器的发展,而强场物理实验比如激光尾波场加速,实验室天体物理和质子加速等则极大地推动着高峰值功率高对比度超强激光系统的发展。因此提升飞秒激光的时域参数比如脉冲宽度、重复频率、时间对比度等将对飞秒激光的应用实验提供极大的便利。同时,考虑到飞秒激光放大器本身较为昂贵的价格,这限制了其用户量,因此发展便捷的低成本的飞秒激光放大器同样意义重大。本论文重点对飞秒激光的时间特性的性能提升进行了一系列的实验研究,主要包括皮秒激光脉宽非线性压缩至飞秒量级、重复频率达GHz的飞秒光学参量振荡器（Optical Parametric Oscillator,OPO）、飞秒OPO注入钛宝石放大器对比度提升等内容的研究。本论文所包含的核心研究内容和取得的原创性成果如下:1.开展了基于Multi-Pass Cell（MPC）的皮秒激光脉宽压缩实验,首次基于块状材料展宽Nd:YVO4皮秒再生放大器的光谱,通过两级级联MPC装置,将1kHz,230μJ,11.6ps的激光脉冲压缩至172fs,光谱由0.26nm展宽至18.06nm,压缩后脉冲能量为117μJ,系统总效率为51%;进一步,通过使用3英寸的凹面反射镜作为MPC的腔镜,对8kHz,1.65W,12.5ps的激光脉冲进行光谱展宽,实现了皮秒激光111次通过克尔介质,光谱由0.192nm展宽至4.69nm,脉宽压缩至601fs,实现了单级MPC装置光谱超过20倍的展宽和脉宽超过20倍的压缩结果,这是基于块材料的MPC装置最高单级脉宽压缩比。同时对比了压缩前后激光的平均功率稳定性和光束质量,结果表明功率稳定性和光束质量受MPC装置的影响较小。2.开展了全固态飞秒振荡器泵浦的GHz飞秒光学参量振荡器（OPO）研究。采用环形腔结构,首次实现了绿光泵浦的重复频率在GHz以上的参量振荡,信号光的重复频率为泵浦源的15倍,信号光光谱调谐范围为700nm-1003nm,最高平均功率430mW,最窄脉冲宽度117fs,光束质量接近基模。进一步,通过按比例改变OPO腔长的方式,实现了信号光重复频率以75.5MHz为间隔,从755MHz-1.43GHz的调节,其中1.43GHz为已经报道的绿光泵浦的最高重复频率信号光,其平均功率为22mW,中心波长为750nm。3.开展了利用飞秒OPO技术对钛宝石放大器对比度进行提升的实验及理论研究,首次使用飞秒OPO作为种子源进行钛宝石再生放大实验,经过展宽、放大及压缩,实现了脉冲能量1.8mJ,脉宽96fs,±30ps的时间尺度范围内接近107的时间对比度结果,相比于传统的以克尔透镜锁模的钛宝石飞秒振荡器作为种子源,放大后的激光脉冲的时间对比度提升了超过1个数量级。为了进一步缩短压缩后的激光脉宽,发展了中心波长接近800nm的宽光谱OPO,并将其注入钛宝石再生放大器中,得到了脉冲能量1.8mJ,脉宽25.6fs,±30ps的时间尺度范围内106的时间对比度结果,相比于钛宝石振荡器作为种子源时脉冲宽度有所缩短,对比度提升了接近1个数量级。4.为了进一步的提升钛宝石激光脉冲的对比度和脉冲能量,对交叉偏振滤波（XPW）效应进行了理论计算,对比了（001）和（011）两种BaF2晶体切割方式的XPW转化效率。计算结果表明,入射激光功率密度和晶体厚度的变化均会影响效率极大值时的β值（入射激光偏振方向和晶体x轴的夹角）,且在低功率密度及短晶体的实验条件下,（011）切晶体在转化效率方面具有优势,而当晶体厚度较厚或入射激光较强时,（001）切晶体的转化效率要高于（011）切晶体。
李玲琪[5]（2021）在《飞秒激光诱导晶体折射率改性及功能波导结构制备》文中认为光波导作为集成光子学的基础元件,是由低折射率材料围绕着高折射率材料所形成的光学结构,通过腔内全反射将光波限制在微纳级尺寸内进行无衍射长距离传输,同时空间上达到很高的能流密度。因此基于光波导结构的光学器件具备更优异的性能,比如激光阈值更低,非线性频率转化效率更高。根据光波导对光束的空间限制维度,可以分为一维光波导（平面型）,二维光波导（通道型）和三维光波导。因其优异的微纳级尺寸及灵活多变的形态结构,比如弯曲型,分支型,环型等,可以实现对光束传输的需求性空间调控,更有利于“对接”集成光学、光通讯中的其他光学元件,从而构建出高度集成化,功能多样化并且性能优异的“集成光子芯片”,推动光信息技术向微小型、高性能的方向发展。最近,基于波导结构的集成量子光子回路为量子随机游走和光子轨道角动量的高保真传输提供了重要芯片载体,在光通讯和量子信息领域扮演着重要角色。介电晶体材料是光波导的理想基质,由于其长程有序、种类丰富并且功能各异,被广泛应用于非线性光学与量子光学等多个领域。例如,激光晶体是一种理想的增益介质,被广泛应用于固态激光系统中;非线性晶体利用倍频、和频、参量下转化等方式可实现激光频率的变化和扩展,这是玻璃、硅基材料等很难实现的。基于此类功能型介电晶体材料,结合紧凑的光波导结构,可以实现高度集成化的多功能光子学器件。目前基于晶体材料的波导结构主要集中于一维直通结构和二维分束结构,探索并制备出高质量、低损耗的新型晶体光波导结构在集成光子学、量子光学等相关领域具有重要的应用前景。飞秒激光直写技术是一种能够在透明介质内部实现三维精密加工的单片元件制备方法。飞秒激光在焦点处具有极高的峰值功率,可以深入透明介质内部诱发强烈的多光子吸收和遂穿电离,实现“真三维”加工,其精度可以超越光学衍射极限。此外,飞秒激光较短的脉冲宽度,可以显着抑制热影响区的形成,提供了亚微米乃至纳米尺度加工的空间分辨率。飞秒激光微纳加工技术还具备多功能集成的灵活性,适用于绝大多数透明材料。飞秒激光直写晶体光波导,主要是采用紧聚焦的强光场在晶体材料内部焦点区域引发非线性吸收,产生高密度的等离子体波,诱导局域化的折射率改变,形成光波导。按照晶格损伤程度的不同,折射率改性主要分为两类,对于玻璃等非晶各向同性介质,激光在焦点作用区修饰折射率增大,写入区即为波导区;对于晶体等各向异性介质,激光在辐照区产生折射率减小的写入痕迹,同时由于应力场改变引起周围区域折射率增大,形成波导区。飞秒直写技术制备的光波导结构性能优良,低传输损耗且模式可调控。最为重要的是飞秒激光强大的三维微纳加工能力,可通过调节写入参数（脉冲能量、重复频率、扫描速率、聚焦条件等）直写出任意所需形状的波导结构,使其在光学与光电子学应用中占据重要地位。本论文的主要内容基于功能型介电晶体材料,利用飞秒激光直写技术设计并制备出不同类型的光波导结构,并对其导波和相关性能进行测试及表征,进一步探索基于这些光波导结构的激光特性和非线性光学过程。根据所制备的光波导结构类型以及晶体材料功能的不同,可以将本论文的主要研究内容和结果归纳如下:利用飞秒激光直写技术在非线性晶体钽酸锂（LiTaO3）中,制备了 Ⅰ类单线和多线光波导、横向双线光波导以及三维类光晶格导波分束器。首先研究了制备波导的影响因素（脉冲能量、扫描速度及聚焦深度）,调控写入参数,实现了由Ⅰ类折射率升高型到Ⅱ类折射率降低型的转变。基于Ⅰ类折射率升高型改性,制备了不同扫描速度及脉冲能量的单线型光波导,支持ne方向上的导波传输,在633 nm下插入损耗低至1.39dB。结合多次扫描技术,制备了可裁剪模式的对称型多线光波导,在通信波段1550 nm下展示出良好的导波传输。利用在MgO:LiTaO3晶体中出现的多焦点现象,结合多次扫描技术,制备了支持TE模式传输的单通道和多通道型横向双线光波导,探究了脉冲能量及写入深度对导波特性的影响,利用共聚焦显微拉曼技术分析了多焦点现象所造成的周期性晶格损伤。基于Ⅱ类折射率降低型改性,在特定位置引入同轴缺陷,对光束传播进行引导和限制,达到光束模式调制的效果。在近化学计量比的MgO:LiTaO3晶体中成功制备了二维（1×2分支）和三维（1×3和1×4分支）光波导分束器,在近红外波段1064 nm均支持基模无偏振输出,且分束比接近1:1,具有优异的导波分束性能。基于以上工作,表明了飞秒激光微纳加工技术是一项灵活的真三维加工方法,为微光学和光子学等单片元件的制备与多功能集成提供了崭新途径。利用全飞秒激光加工技术在非线性晶体x切铌酸锂（LiNbO3）中,制备了脊型光波导及二维Y分支导波分束器。区别于需要结合离子注入及金刚石刀切割等多种加工工艺的传统脊型光波导制备方法,创新性的采用高能量飞秒激光烧蚀以及低能量飞秒激光改性相结合的加工方式,运用烧蚀空气凹槽和低折射率限制层形成较大的光波导折射率差值,实现长波段下的导波限制。在中红外波段4 μm下该波导支持no偏振下的基模传输,传输损耗为3.58 dB/cm。对波导的折射率分布和传输模式进行了重构,与实验结果相一致。基于此结构,制备了 Y分支（1×2分支）分束器,在4μm下能量分配比接近1:1,分支损耗在0.6dB以下。扫描电子显微镜（SEM）结果表明激光烧蚀侧壁的粗糙度约为2 μm,后期可以结合化学酸腐蚀加以优化。本工作利用全飞秒激光加工技术,使脊型光波导的制备一步到位,对于飞秒激光加工微小型波导器件具有重要的借鉴意义。利用飞秒激光直写技术在锗酸铋（BGO）晶体中设计并制备了弯曲型环形及双线通道光波导。基于Ⅰ类折射率升高型变化,环形光波导的导波中心位于由写入痕迹长度所围成的环形区域中,模态分布呈晶格状分布。基于Ⅱ类折射率降低型变化,加工了弯曲型双线光波导。我们制备了具有不同横向偏移曲率（50、100和150 μm）的三种S型光波导。环形光波导在1550 nm下,展示出TE和TM偏振下优异的导波性能,弯曲损耗不超过0.7dB。利用重构的折射率变化模拟出了三种弯曲型波导的模式分布和光束传输演化,与实验结果相吻合。双线光波导在中红外波段4 μm下,支持良好的TM偏振导波传输,传输损耗低至1.53 dB/cm,弯曲损耗小于～0.85 dB。该工作表明了飞秒激光直写技术具有高精度加工的灵活性,为复杂集成量子芯片的制备提供了技术支持。利用飞秒激光直写技术在激光晶体掺钕铝酸钇（Nd:YAP）中制备了弯曲型的类光晶格和包层光波导,并实现了双波长超高重频的脉冲波导激光。两种弯曲型光波导在1064 nm下均展示出优异的导波性能,传输损耗低至0.64 dB/cm并且弯曲损耗不超过0.6 dB。微荧光测试实验表明在波导区域Nd3+的荧光特性得到良好保存,具备成为激光增益介质的潜力。在813 nm的激光泵浦下,在弯曲程度为100 μm的光波导中实现了基频为7.9 GHz的调Q锁模脉冲激光,增大泵浦激光功率,得到了四次谐波高达31.68 GHz的超高重频脉冲激光,脉冲宽度低至16ps,信噪比高达60dB。产生的1064nm和1079nm双波长激光会随泵浦光的偏振方向变化发生周期性的改变,可以根据实际需求实现单波长（1064或1079 nm）和双波长（1064和1079 nm）的变换输出。该工作表明了飞秒激光加工的弯曲型光波导结构在微小型集成激光光源领域有潜在的应用前景。利用飞秒激光直写技术在周期性极化的掺镁钽酸锂（PPMgSLT）晶体中制备了包层光波导,实现了高效的532nm绿光倍频和可调谐紫光（400nm左右）倍频。选用的是Fan-out（扇形）周期反转畴结构,具有连续变化的极化周期。在1064→532nm的绿光倍频中,极化周期变化范围为7.5-8.2μm。制备了七条光波导,最低的插入损耗低至0.54 dB（1064 nm）,对应不同极化周期。利用连续和脉冲1064 nm激光对七条光波导进行温度调谐准相位匹配实验,得到了准相位匹配温度与极化周期的关系,最大归一化转化效率为3.55%/（W·cm2）。在800→400 nm的紫光倍频实验中,极化周期变化范围为7.5-8.2μm,利用可调谐钛宝石激光器,进行波长调谐和温度调谐实验,研究了准相位匹配温度和波长与极化周期的依赖关系。对于特定周期的波导,在不同晶体温度下改变泵浦基频波长,得到了 396-401 nm的可调谐紫光输出,在准相位匹配温度下,实现了 0.37 mW的397.2 nm紫光输出,对应的归一化转化效率为0.39%/（W·cm2）。此工作表明飞秒激光直写光波导是制备集成光学系统中高效导波频率转化器件的方法。
蒋建旺[6]（2020）在《超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究》文中研究说明超短脉冲激光技术作为激光技术的前沿领域,已经逐步发展成为现代科学技术中的基础科学,极大地推动了与之相关的高新技术和交叉学科的快速发展,并在强场物理、生物化学、微纳米尺度三维微结构制备等应用领域取得了一系列重大突破。而在超短脉冲激光技术中,获得高功率超宽光谱飞秒激光、宽谱飞秒激光脉冲放大以及对超宽光谱飞秒脉冲的载波包络相移进行控制是几个重要的研究方向。针对这几个方面,本论文开展了超宽光谱飞秒激光设计与实验研究,宽谱飞秒激光的放大与压缩实验研究,以及载波包络相移控制研究,成为开展高次谐波、阿秒脉冲产生实验的重要驱动光源。论文的主要研究内容和取得的创新性成果如下:1.论文详细介绍了啁啾脉冲放大（chirped-pulse amplification,CPA）系统中的各单元模块,针对振荡器、放大器、压缩器的全局色散管理进行了理论分析和模拟计算。采用光线追迹法对CPA系统中常用的马丁内兹展宽器、平行光栅对压缩器、棱镜对压缩器进行理论推导,获得了精确计算各单元模块引入色散的解析表达式,并分析了常见介质材料的色散特性和不同色散补偿方式的优缺点,为后续顺利开展啁啾脉冲放大实验提供了理论指导和设计基础。2.考虑一些应用对飞秒光源的平均功率有现实需求,开展了高平均功率克尔透镜锁模的飞秒钛宝石激光的实验研究。通过10 W的532 nm连续激光泵浦棱镜对色散补偿的钛宝石振荡器,获得了 2.1 W的高平均功率输出,脉冲重复频率为75.5 MHz,光谱半高全宽为12 nm,测量得到脉冲宽度为96 fs,另外研究了腔内净负色散对输出光谱的影响。3.针对目前报道的倍频程钛宝石振荡器输出功率普遍较低的现状,开展了兆瓦峰值功率倍频程光谱亚10 fs钛宝石振荡器的实验研究,利用特殊设计的双啁啾镜补偿材料色散,并在振荡器两臂插入熔融石英精确平衡两臂的色散,大大增强自相位调制效应,振荡器直接输出覆盖550-1100 nm的倍频程光谱,锁模后的平均功率高达880mW,脉冲重复频率为80 MHz,结合腔外色散补偿技术,测量得到脉宽短至6.6 fs,对应约2.4个光学周期结果。据我们所知,这是迄今为止从倍频程钛宝石振荡器所能获得的最高输出功率。4.自差频0-f法测量载波包络相移频率具有长期稳定好、成本相对低、测量引入的噪声小等优点,但是该方法需要倍频程或者准倍频程光谱的飞秒光源,搭建的难度相当大,为此我们通过设计PPLN晶体的极化周期,开展了基于较窄光谱的高平均功率亚10 fs钛宝石振荡器的载波包络相移频率进行测量和控制实验研究。首先自行搭建了亚10 fs钛宝石振荡器,在4.5 W泵浦功率下,锁模输出平均功率达660 mW,脉冲重复频率为170 MHz,光谱覆盖650-950 nm,测量得到9 fs的脉冲宽度。然后,采用单块PP-MgO:LN晶体自差频的方法测量得到信噪比为44 dB的载波包络相移频率信号,接着将载波包络相移频率信号锁定到20 MHz的参考源上,实现了 90分钟的锁定,在1 Hz到1MHz范围内的积分相位噪声为138 mrad,对应63 as的时间抖动（中心波长790 nm）。5.设计并搭建了环形腔钛宝石再生放大器,在重复频率为1 kHz、16 W的泵浦功率下,再生腔直接输出功率为3.3 W、压缩后的脉宽为31 fs的放大结果。考虑到棒状钛宝石放大中伴随较大的热透镜效应,设计并搭建了新型多通泵浦结构的钛宝石薄片再生放大器,采用啁啾脉冲放大技术,在16 W泵浦功率下,得到1.8 W的放大脉冲输出,经光栅对压缩器压缩后,得到1.45 W的输出功率,压缩效率为80%,测量得到38 fs的脉冲宽度,光束质量M2≈1.1。实验表明薄片钛宝石放大方案有利于提高放大脉冲的光束质量,但是需要对多通泵浦结构和钛宝石晶体的焊接方案进行优化,以获得更高平均功率输出。
苏鑫杨[7]（2020）在《双波长激光啁啾脉冲放大器泵浦的红外差频光源研究》文中研究说明红外波长（15-20μm）位于“分子指纹区”内,爆炸物分子在该波段显示出明显的吸收特征。通过向现场发送此红外波段激光并应用光谱技术来检测回程信号,可对此类爆炸材料进行远程探测。迄今为止,产生红外超短脉冲激光的方法主要有两种:一种是由激光器直接产生,主要通过自由电子激光器、铅盐半导体激光器和量子级联激光器等实现。自由电子激光器虽然可以实现较大的红外脉冲能量,但是造价太高;铅盐半导体激光器输出功率较低,需要低温冷却;量子级联激光器产生的谱宽较窄,且难以实现超短脉冲运转。另外一种是由非线性光学频率变换实现,这种方法主要是通过差频、光参量放大、光参量振荡等实现,其中,差频技术是最适用于产生红外超短脉冲的方法。论文开展了双波长激光啁啾脉冲放大产生差频红外光源的研究,主要创新点如下:第一,采用啁啾光纤布拉格光栅进行波长选择,提升了系统的耦合效率和稳定性,在紧凑型双波长掺Yb光纤啁啾脉冲放大系统中获得了2.4 W的平均功率。理论上,模拟计算了掺Yb光纤放大器预放大级和主放大级输出的信号光、ASE和泵浦光三者功率与光纤长度的关系,确定了放大过程中采用的最佳光纤长度;实验上,设计并搭建了紧凑型高平均功率双波长啁啾脉冲放大系统,系统可输出两个同步脉冲,且两个脉冲各自占据不同的波段（分别位于1024 nm和1088 nm）。第二,提出了一种基于厚壁石英管支撑下的光纤端面处理方法。使用厚壁石英管作为光纤支撑材料,克服了大芯径光纤抛光所存在的缺少光纤端帽,金属夹具、陶瓷夹具等与石英材料硬度不匹配的问题,实现了大芯径光纤端面高质量抛光,保障了大芯径光纤激光系统的高功率输出。第三,采用紧聚焦技术对差频晶体上聚焦光斑精确调节,差频红外光源在17.4μm波长实现了2.5 m W平均功率输出。理论上,基于瞬态非线性耦合波方程,模拟计算了差频过程中泵浦光、信号光、闲频光脉冲随Ga Se晶体厚度的演化关系,以及输出功率与晶体厚度、泵浦光和信号光功率乘积的对应关系;实验上,设计并搭建了差频红外激光系统,测得了其波长和平均功率。图85幅,表9个,参考文献154篇。
冯杰[8]（2020）在《激光等离子体电子加速驱动辐射源及核反应的研究》文中研究表明近年来,超短超强激光驱动的等离子体尾波场电子加速已日趋成熟,可产生超高束流密度、飞秒束长的电子束;利用这种电子束可以产生准直、超快、高亮度的台面式新型辐射光源,亦可以用于驱动次级粒子源。相比于大型同步辐射光源,基于激光尾波场加速的Betatron辐射、Thomson散射光源,具有台面化、飞秒脉宽、微小源尺寸、光子能量高等特性,尤其X射线脉冲与驱动激光脉冲间的天然同步性,对超快泵浦探测的研究具有无可比拟的优势。然而,目前Betatron辐射在高能射线输出、偏振性及可调控性,等离子体镜反射式的Thomson散射在光子通量和如何实现非线性散射方面仍比较欠缺,一定程度上限制了其应用。本人博士期间的研究工作之一就是针对这些方面开展的,旨在丰富并拓展激光驱动的Betatron辐射和Thomson散射光源的能力。本人博士期间的另一项工作是基于激光等离子体加速的高流强、高密度电子驱动核反应的研究,旨在将激光等离子体与核物理相结合,为传统核物理中难以解决的问题提供一种新手段。本论文分为以下五章:第一章为绪论,主要介绍了激光等离子体尾波场电子加速、以及基于尾波场电子束的Betatron辐射和Thomson散射的基本物理机制和研究进展,并阐述了激光等离子体中子源的产生方法和同质异能素的基本概念等。第二章是激光尾波场电子加速和Thomson散射方面的研究,主要内容包括三项。首先,在16 TW激光装置上,基于电离注入机制开展了激光尾波场电子加速的实验研究,获得了非常稳定的电子束,并实现了对电子束能谱的调控。其次,在获得稳定电子束的基础上,基于等离子体镜反射激光脉冲的方式,在实验中稳定、高效地产生了高通量的Thomson散射X射线源,其能量大于200 ke V的硬X射线光子数约1.2×107。最后,模拟验证了聚焦型等离子体镜增强Thomson散射的方案,利用半球面型等离子体镜反射并聚焦激光,提高了对撞激光脉冲的强度,产生了高度非线性的Thomson散射,此方案有望在实验上将基于等离子体镜的Thomson散射拓展到非线性区域。第三章是光学控制等离子体尾波场中电子束横向运动及Betatron辐射方面的研究,主要内容包括:一,利用非对称的激光聚焦焦斑控制了等离子体尾波场中电子束的横向运动,且数值模拟表明该方法可产生具有轨道角动量的Betatron辐射。二,利用圆偏振激光控制电子的横向运动,产生了圆偏振的Betatron辐射,且改变激光偏振可调谐Betatron辐射的偏振态。三,利用双束激光脉冲结合电离注入产生了高亮度的Betatronγ光源,一束驱动尾波场电子加速,另一束调控电子的横向运动振幅,极大地提高了辐射的光子能量和辐射效率。第四章是关于激光等离子体电子加速驱动核反应方面的研究,主要包括:一,利用激光尾波场加速的高流强电子束驱动光致裂变反应,获得了产生效率高达1.1×107n/J的台面式快中子源,在同等激光能量下比已有的激光中子产生机制高一个数量级。二,首次利用激光等离子体的方法在实验中实现了核同质异能素的激发,利用激光与团簇作用产生高密度的电子碰撞激发团簇中的83Kr离子,在实验上观测到了同质异能素83mKr2,其产生效率高达3203±42 p/J;该方法能够实现快速激发并累积大量短寿命同质异能素,是传统核物理方法无法办到的,对原子核激光的研究尤为重要。最后一章为全文总结及展望,提炼了各个章节工作的核心要点及其科学、应用价值,并对后续值得进一步开展的工作进行了展望。
曾庆伟[9]（2020）在《飞秒强激光在不同大气环境中传输成丝及其热沉积过程研究》文中进行了进一步梳理飞秒强激光在大气中传输,由于克尔自聚焦效应和等离子体散焦效应两者之间相互竞争而达到动态平衡时,会形成长距离传输的光丝结构。飞秒强激光大气传输成丝过程伴随着丰富的物理效应,其中就包括由激光脉冲能量沉积导致的热沉积效应。光丝热沉积效应在触发局地气流扰动、促进过冷水滴冻结并沉降和在云雾中清理形成高透射通道等方面有着重要作用,对这些相关现象的机理开展研究,有望促进我们对特定环境下云和降水过程的认识。因此,开展飞秒强激光大气传输成丝特性,尤其是对热沉积效应的研究,有着重要的理论意义和应用背景。本文在已有研究基础上,根据云降水物理基本理论,利用飞秒激光大气传输仿真模型和热力学方程,首先对飞秒激光在干湿环境、云和雾等复杂大气环境中的非线性传输过程进行了仿真,明确了水汽含量、云雾粒子浓度和粒子谱分布对飞秒激光热沉积效能的影响;然后,建立了分析云室范围内光丝热沉积过程影响过冷水滴冻结效能机理的方法,并基于该方法探讨了热沉积影响光丝诱导形成不同质量雪晶的机理;最后,通过分析传输模拟结果,探究了利用飞秒时间艾里光束来延长光丝和增强光丝能量沉积的可行性。主要研究内容和创新性成果包括:（1）在描述飞秒激光大气传输的非线性薛定谔方程中,增加了水汽分子的电离作用项,对比研究了水汽分子电离对800nm和248nm波段这两种波段的飞秒激光脉冲在干湿两种环境中成丝过程的时空演化特征和热沉积特征。我们研究发现:水汽分子电离对于800nm波段飞秒激光脉冲的非线性传输几乎没有明显影响,但能够严重影响248nm波段的飞秒激光脉冲非线性传输。对于248nm波段的飞秒激光脉冲,水汽电离能够明显影响形成光丝的钳制光强、电子密度、半径和沉积的总能量等特征。而且随着水汽含量的不断升高,钳制光强逐渐减小、电子密度逐渐升高和沉积的总能量也逐渐增大。但是,在较高的湿度环境中,继续提高水汽含量,电子密度和沉积能量的最大值的变化越来越小,趋向于饱和。在相对湿度较大的环境中,提高入射脉冲功率和使用脉冲宽度更宽的飞秒脉冲有利于增强光丝的热沉积作用。（2）在描述飞秒激光大气传输的非线性薛定谔方程中,进一步增加了描述大气湍流和粒子散射等大气扰动类型的非线性作用项,构建了飞秒激光云雾传输模型,并由此建立了理论分析飞秒激光脉冲在云雾扰动环境中成丝热沉积特征参量的方法;基于该模型,对比分析了粒子浓度、粒子谱分布对飞秒激光传输成丝特征和热沉积作用的影响。结果发现,大气湍流和粒子散射对飞秒激光传输都有比较明显的影响;粒子浓度对飞秒激光成丝过程的影响要比粒子尺度更明显。粒子浓度越高,光丝内部钳制光强越小、电子密度越小和中心能流也越小。粒子浓度越高,激光脉冲能量衰减的总量越大,但是脉冲能量沉积率峰值出现的位置提前,峰值的大小逐渐减小,因而造成的局地温度和气压扰动也越小。对比飞秒激光脉冲在三种类型的云雾环境中传输特征发现,相同的入射激光脉冲在积云当中传输时产生的电子密度最高,而在雾环境当中传输时产生的电子密度最小。激光脉冲在雾环境中传输时损耗的脉冲能量最多,但是激光脉冲在积云当中传输成丝的能量沉积率是最大的。（3）提出了分析云室范围内光丝热沉积过程影响过冷水滴冻结效能机理的方法,探讨了不同聚焦条件、不同脉冲能量和不同传输介质等影响气流扰动速度和堆积雪晶质量的原因。首先,对比研究了f=50 cm和f=30 cm两种外部聚焦条件下,改变入射脉冲能量对飞秒激光成丝特征的影响。结果发现,对于f=30 cm的紧聚焦情况下,当入射脉冲的能量从Ein=4.5 m J提高到Ein=7.1 m J时,多丝的强度趋向于更强,多丝的数量趋向于更多,多丝形成位置趋向于靠聚焦位置后,光丝导致的局地温度（气压）扰动最大幅度也越大,从而有利于形成更强的气流扰动和促进冰晶粒子的碰并增长。但对于f=50 cm的聚焦情况,当入射脉冲的能量从Ein=4.5 m J提高到Ein=7.1 m J时,在聚焦位置之前就产生了多丝现象,丝与丝之间的能量竞争导致脉冲能量的提前耗散掉了。导致虽然脉冲能量提高了,但是产生的气流运动速度和降雪质量增长不明显,甚至减小的现象出现。然后,我们通过对比研究相同聚焦条件下,飞秒激光脉冲在空气环境、氩气和氦气环境中传输时的热沉积特征,结果发现飞秒激光在空气、氩气和氦气等三种气体中传输时,在氩气当中能够形成更长的光丝、导致更大的总沉积能量和更大范围的能量沉积分布,光丝热沉积在氩气当中造成的温度和气压扰动分别可达220 K和8.0×104 Pa,从而有利于形成更强的气流扰动和产生了更多的雪晶。这些结果说明增加激光脉冲能量可以在一定程度上提高光丝的热沉积作用,但随着脉冲能量的提高,多丝的形成尤其是多丝出现的位置对热沉积作用的效能有影响,而激光脉冲的能量沉积分布范围也对光丝的热沉积作用有影响。这些结果对提高飞秒激光热沉积效能,促进飞秒激光大气应用有一定参考价值。（4）利用数值仿真结果,对比分析了具有正时间延迟、负时间延迟和双向时间延迟的三种飞秒时间艾里脉冲和高斯脉冲的大气传输过程。结果发现,当初始脉冲能量一定时,时间艾里脉冲能够形成比高斯脉冲更长的光丝。其中,具有负时间延迟的艾里脉冲能够形成最长的光丝,这与这类脉冲传输过程中,脉冲后沿强烈的分裂和主瓣与旁瓣之间的能量流动有关。通过提高初始脉冲光强、增加脉冲宽度和使用具有较大半径的艾里脉冲等方式,可以达到延长光丝长度的目的。通过扩大艾里脉冲半径、增加脉冲延迟时间和增加脉冲宽度,可以有效地增加光丝沉积的总能量,进而有可能提高飞秒激光热沉积影响云雾物理过程效能。
张翌航[10]（2019）在《强激光与等离子体相互作用中的核反应研究》文中指出随着激光技术的蓬勃发展,利用高功率激光和物质相互作用成为研究原子核物理的新型方法。近年来,在激光驱动的核反应中,离子输运、中子产生等方面的新现象、新规律引起了研究者们的广泛关注。在本文中,我们讨论了改变靶结构来调控其中的离子加速机制,从而提高中子产额的方法;并研究了等离子体中的核反应动力学过程,尤其是离子在不同状态的等离子体中阻止本领的改变对核反应率的影响。另外,我们设计了一套角分辨离子能谱仪,用于诊断离子在等离子体中的能量损失,为核反应截面的研究提供离子角分布、能谱等关键信息。我们还设计了一套基于闪烁体和光学成像系统的电子能谱实时诊断谱仪,可用来监测激光到超热电子的能量吸收效率,从而了解激光等离子体中粒子的加速、辐射的产生等次级过程背后的物理机制。为了提高核反应率,优化中子产额,我们通过二维PIC程序模拟研究了强激光分别与固体靶、近临界密度（near-critical density,NCD）靶和泡沫靶相互作用中的中子产生。与固体靶和NCD靶相比,泡沫靶中存在更强的离子碰撞,使中子产额大幅度提升。这是由于泡沫靶中的层状结构周围存在双极静电场,加剧了靶内部离子在多个方向上的加速。激光能量到泡沫靶内部的离子的转换效率为11%,是固体靶的12倍。在模拟中我们还发现,具有更薄的层状结构和更大孔隙的泡沫靶对激光能量的吸收效率更高,其内部的离子能量更高,碰撞也更加剧烈,因此中子产额能够获得进一步的提升。在功率密度为1020 W/cm2的激光与30 μm厚的泡沫靶的相互作用下,单发的中子产额可以达到107。通过激光与物质相互作用形成的高温、高密、高压的等离子体,可以在实验室中模拟天体核反应的等离子体环境,这将有助于我们探究重元素的起源,为元素丰度之未解谜题提供新的思路。同时,对等离子体中核反应的研究也与惯性约束聚变（inertial confinement fusion,ICF）中燃料装药量设计息息相关。与常温常压的环境相比,等离子体中的核反应过程涉及到许多复杂的问题。为了获得等离子体环境下的核反应率,需要定量地分析核反应截面的修正以及等离子体对离子束阻止本领的变化。我们在实验中研究了皮秒激光驱动的高能氘离子束与纳秒激光驱动的碳氘等离子体的相互作用。通过改变两束激光间的时间延时,使得D+D→3He+n反应在不同等离子体参数（温度、密度等）下发生。实验中测量了等离子体密度,具有角分辨的离子能谱,以及中子的角分布。结果显示,较高温度等离子体环境下的中子产额相对于冷靶环境有明显的提高。通过对结果的分析,我们还发现相比于冷靶,等离子体对中等能段（<2.5 MeV）氘离子的阻止本领有所减弱,这会使得D-D碰撞的有效能量变大,带来更高的反应率。此外,通过该实验方案能够在单发次下同时诊断离子经过等离子体的能损和中子的产额,以及等离子体的状态参数,这也为等离子体环境下核反应截面的测量提供了帮助。离子在等离子体中的输运过程,尤其是离子的阻止本领,是造成核反应率改变的关键因素。为了分析离子在经过等离子体后的能量损失,我们设计了一套基于多针孔通道的,具有角分辨的离子谱仪,来诊断不同出射方向的离子能谱。它可以同时得到离子的种类、角分布和能谱信息,可以对离子束多方面信息进行诊断,且紧凑简洁,占用空间较小,方便使用。我们在实验中利用角分辨离子谱仪测量了TNSA机制加速的质子和氘离子,并得到了离子发散角对能量的依赖关系。在激光与固体靶相互作用中,超热电子的产生与输运是绝大多数次级过程（如高能粒子和电磁辐射）的来源。在实验中往往需要对超热电子进行实时的监测,从而了解每一发次激光的聚焦情况以及能量的吸收效率。对逃逸电子能谱的诊断,能够帮助我们分析超热电子的数目、温度等信息。因此我们发展了一套基于闪烁体和光学成像系统的电子谱仪。通过CCD相机的图像可以得到实时的电子能谱,省去了大量数据读出的时间成本。在物理实验方面,我们通过验证了在一定的正向离焦量（焦前打靶）下,逃逸电子温度有所提高,并通过PIC模拟证明了这是由于预等离子体中激光的自聚焦效应使聚焦位置从靶后提前到了靶前临界密度表面处。这对激光-固体靶相互作用中激光能量的吸收以及超热电子的调控具有一定的参考意义。
二、紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速（论文提纲范文）
（1）激光电子加速及辐射的控制与超快应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光尾波场电子加速 |
| 1.2.1 超强激光在等离子体中的传播过程 |
| 1.2.2 激光尾波场电子加速的实现 |
| 1.2.3 离化注入机制中电子束品质的提升 |
| 1.3 激光驱动的超快辐射源 |
| 1.3.1 Betatron X射线源 |
| 1.3.2 逆康普顿散射X射线源 |
| 1.3.3 KαX射线源 |
| 1.4 激光等离子体辐射源的超快应用 |
| 1.4.1 超快X射线衍射 |
| 1.4.2 超快吸收谱学 |
| 1.4.3 相衬成像和三维CT扫描成像 |
| 第2章 激光电子束指向的控制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制激光电子束指向的原理 |
| 2.2.1 啁啾激光脉冲 |
| 2.2.2 波前倾斜在空间的演化 |
| 2.3 激光尾波场电子加速器的研制 |
| 2.4 控制激光电子束指向的实验结果 |
| 2.5 激光电子束指向控制的应用 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 激光等离子体辐射源的控制与品质的提升 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 全光逆康普顿散射X射线源 |
| 3.2.1 实验布局及等离子体镜 |
| 3.2.2 激光的能量透过率与聚焦位置 |
| 3.2.3 X射线源的控制与品质的提升 |
| 3.3 激光尾波场电子加速产生Betatron X射线 |
| 3.4 超强激光驱动的γ射线和正电子 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 超快X射线衍射装置的研制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超快X射线衍射的理论模型 |
| 4.3 超快X射线衍射系统的设计及优化 |
| 4.3.1 光路的搭建 |
| 4.3.2 可见光与X射线脉冲的时空重合 |
| 4.3.3 靶材的选择和靶面平整度的调节 |
| 4.3.4 X射线的产生、标定和优化 |
| 4.3.5 X射线多层膜反射镜的优化 |
| 4.4 超快X射线衍射装置的整体布局及实验演示 |
| 4.5 单发实时超快X射线衍射装置的设计 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 超快X射线衍射的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 SrCoO_(2.5)样品 |
| 5.2.1 SrCoO_(2.5)样品的性质 |
| 5.2.2 SrCoO_(2.5)吸收激光能量的过程 |
| 5.2.3 SrCoO_(2.5)样品的制备 |
| 5.3 超快X射线衍射实验结果 |
| 5.4 飞秒瞬态反射率 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）超快矢量光场的空时紧聚焦特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 紧聚焦光场的研究进展及其应用 |
| 1.2.1 空间矢量紧聚焦光场 |
| 1.2.2 超快脉冲紧聚焦光场 |
| 1.2.3 空间矢量紧聚焦光场的粒子捕获与操控 |
| 1.3 研究方法与研究内容 |
| 第2章 超快矢量紧聚焦光场理论 |
| 2.1 矢量偏振光 |
| 2.2 超快紧聚焦光场 |
| 2.2.1 含时矢量光的紧聚焦 |
| 2.2.2 含时矢量涡旋光的紧聚焦 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 超快多目标紧聚焦光场调控 |
| 3.1 超快矢量光场调控 |
| 3.1.1 含时线偏振光场调控 |
| 3.1.2 含时圆偏振光场调控 |
| 3.1.3 含时径向偏振光场调控 |
| 3.1.4 含时角向偏振光场调控 |
| 3.2 超快矢量涡旋光场调控 |
| 3.2.1 含时线偏振涡旋光场调控 |
| 3.2.2 含时径向偏振涡旋光场调控 |
| 3.2.3 含时角向偏振涡旋光场调控 |
| 3.3 实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 超快高阶矢量涡旋紧聚焦光场及其应用 |
| 4.1 超快高阶矢量涡旋光场 |
| 4.1.1 含时高阶矢量光场调控 |
| 4.1.2 含时高阶矢量涡旋光场调控 |
| 4.2 超快高阶矢量涡旋光场的应用 |
| 4.2.1 粒子的光学捕获 |
| 4.2.2 粒子的旋转操控 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）极紫外光学频率梳的研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 光学频率梳 |
| 1.2 极紫外光学频率梳 |
| 1.3 国内外极紫外光梳的研究现状 |
| 1.4 极紫外光梳的主要应用 |
| 1.4.1 在精密测量物理领域的应用 |
| 1.4.2 在强场与阿秒物理领域的应用 |
| 1.4.3 在其他交叉领域的应用 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 第2章 高次谐波辐射过程 |
| 2.1 单原子响应 |
| 2.1.1 强场电离 |
| 2.1.2 经典“三步”模型 |
| 2.1.3 基于强场近似的量子模型 |
| 2.2 宏观效应与相位匹配 |
| 2.2.1 单通高次谐波辐射 |
| 2.2.2 腔内高次谐波辐射 |
| 第3章 驱动光梳与飞秒共振腔 |
| 3.1 高功率红外驱动光梳 |
| 3.2 飞秒共振腔 |
| 3.2.1 腔的精细度与增强倍数 |
| 3.2.2 高斯光束在腔内的传播与模式匹配 |
| 3.2.3 腔内色散 |
| 3.2.4 锁定腔长 |
| 3.2.5 输出耦合镜 |
| 3.3 真空腔体 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 极紫外光梳的搭建 |
| 4.1 高功率飞秒共振腔的搭建 |
| 4.2 腔内高次谐波的产生与耦合输出 |
| 4.3 极紫外光梳相干性测量 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 高重复频率强激光驱动氮气分子荧光研究 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.3 分析与讨论 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（4）超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 激光脉宽非线性压缩研究进展 |
| 1.2 高重频振荡器研究进展 |
| 1.2.1 高重频钛宝石锁模振荡器研究进展 |
| 1.2.2 高重频Yb锁模振荡器研究进展 |
| 1.2.3 高重频锁模皮秒振荡器研究进展 |
| 1.2.4 高重频OPO研究进展 |
| 1.3 飞秒脉冲时域对比度提升技术研究进展 |
| 1.4 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 飞秒激光的色散及非线性效应基本原理 |
| 2.1 色散效应 |
| 2.1.1 色散对脉冲形状的影响 |
| 2.1.2 常见色散补偿器件 |
| 2.2 二阶非线性光学基础理论 |
| 2.2.1 常见的二阶非线性效应 |
| 2.2.2 三波混频过程 |
| 2.2.3 相位匹配的方法 |
| 2.2.4 相位关系 |
| 2.2.5 走离效应 |
| 2.2.6 宽带光参量放大技术 |
| 2.3 自相位调制 |
| 2.3.1 自相位调制基本原理 |
| 2.3.2 色散长度和非线性长度 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 皮秒激光脉宽压缩实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Herriott Multi-pass Cell简介 |
| 3.3 Nd皮秒激光放大器的设计 |
| 3.3.1 皮秒激光增益介质基本性质 |
| 3.3.2 实验条件对晶体基本参数的影响 |
| 3.3.3 连续光泵浦的再生放大器放大理论 |
| 3.4 级联MPC装置压缩皮秒激光脉宽 |
| 3.4.1 第一级MPC装置 |
| 3.4.2 第二级MPC装置 |
| 3.5 单级MPC压缩8kHz皮秒激光脉宽 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 515nm激光泵浦的高重频飞秒光学参量振荡器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 商用Yb:KGW全固态飞秒振荡器 |
| 4.3 谐波泵浦的1.13GHz飞秒OPO |
| 4.3.1 非线性晶体的选择 |
| 4.3.2 1.13GHz OPO实验装置 |
| 4.3.3 1.13GHz OPO实验结果 |
| 4.4 比例改变腔长实现重频可调的参量振荡 |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 非线性晶体LBO |
| 4.4.3 比例改变腔长实现重频可调OPO实验结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器提升对比度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 OPO注入钛宝石放大器实验研究 |
| 5.2.1 钛宝石再生放大器基本结构 |
| 5.2.2 飞秒OPO注入钛宝石再生放大器实验研究 |
| 5.2.3 800nm宽光谱飞秒OPO的实现 |
| 5.2.4 宽光谱飞秒OPO注入钛宝石再生放大器 |
| 5.3 交叉偏振滤波技术效率的分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（5）飞秒激光诱导晶体折射率改性及功能波导结构制备（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 参考文献 |
| 第二章 基本理论和实验方法 |
| 2.1 介电晶体光波导的基本理论 |
| 2.2 飞秒激光诱导晶体材料改性的基本原理 |
| 2.3 飞秒激光直写光波导 |
| 2.4 光波导的性能表征技术 |
| 2.5 波导激光理论 |
| 2.6 光波导二次谐波的产生 |
| 参考文献 |
| 第三章 飞秒激光写入钽酸锂晶体光波导 |
| 3.1 LiTaO_3晶体折射率升高型通道光波导 |
| 3.2 MgO:SLT晶体Ⅱ类横向双线光波导 |
| 3.3 MgO:SLT晶体类晶格三维导波分束器 |
| 参考文献 |
| 第四章 全飞秒激光加工铌酸锂晶体脊型光波导及Y分支分束器 |
| 4.1 LiNbO_3晶体脊型光波导 |
| 4.2 LiNbO_3晶体脊型Y分支分束器 |
| 参考文献 |
| 第五章 飞秒激光写入锗酸铋晶体弯曲型通道光波导 |
| 5.1 BGO晶体弯曲型环形通道光波导 |
| 5.2 BGO晶体弯曲型双线通道光波导 |
| 参考文献 |
| 第六章 飞秒激光写入掺钕铝酸钇晶体弯曲型光波导及双波长脉冲激光 |
| 6.1 Nd:YAP晶体弯曲型类光晶格及包层光波导 |
| 6.2 基于Nd:YAP弯曲型光波导的双波长超高重频脉冲激光 |
| 参考文献 |
| 第七章 飞秒激光写入周期极化钽酸锂晶体包层波导及二次谐波 |
| 7.1 Fan-out PPMgSLT晶体包层光波导中倍频绿光的产生 |
| 7.2 Fan-out PPMgSLT晶体包层光波导中可调谐紫光的产生 |
| 参考文献 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 总结 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及获得的奖励 |
| 学术论文 |
| 参加的国内外学术会议 |
| 获得的荣誉、奖励 |
| 附三篇已发表论文 |
| 学位论文评阅及答辩情祝表 |
（6）超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒脉冲激光的研究进展 |
| 1.2 飞秒激光脉冲的产生机理 |
| 1.2.1 锁模的基本原理 |
| 1.2.2 克尔透镜原理 |
| 1.2.3 同步泵浦锁模原理 |
| 1.3 飞秒激光载波包络相移测量与控制方法 |
| 1.3.1 载波包络相移概述 |
| 1.3.2 载波包络相移测量方法 |
| 1.3.3 载波包络相移控制方法 |
| 1.4 薄片激光器的研究进展 |
| 1.4.1 薄片激光器的特点 |
| 1.4.2 薄片振荡器的研究进展 |
| 1.4.3 薄片放大器的研究进展 |
| 1.5 本论文的主要研究内容与研究意义 |
| 第二章 飞秒脉冲放大技术与色散管理 |
| 2.1 啁啾脉冲放大技术原理 |
| 2.2 飞秒光学中的色散理论 |
| 2.3 啁啾脉冲放大系统中的各模块单元与色散计算 |
| 2.3.1 飞秒激光振荡器 |
| 2.3.2 CPA系统中的展宽器与色散计算 |
| 2.3.3 CPA系统中的放大器类型与色散计算 |
| 2.3.4 CPA系统中的压缩器与其色散计算 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 高平均功率飞秒钛宝石振荡器实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的设计与实现 |
| 3.2.1 光学元件的设计与选取 |
| 3.2.2 激光谐振腔的设计模拟和分析 |
| 3.3 高平均功率飞秒钛宝石振荡器的实验装置及测量结果 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石激光器设计与实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 克尔透镜锁模谐振腔的一般性设计原则 |
| 4.2.1 固态激光谐振腔的腔型比较 |
| 4.2.2 克尔透镜谐振腔的最优化设计 |
| 4.2.3 固态激光谐振腔的像散及其补偿 |
| 4.2.4 超短脉冲激光振荡器的色散补偿方案 |
| 4.3 飞秒激光振荡器腔内非线性光谱展开研究 |
| 4.4 兆瓦峰值功率倍频程钛宝石振荡的实验与结果分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 基于自差频方法的超短脉冲载波包络相移测量与控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自差频测量载波包络相移的设计与实现 |
| 5.3 飞秒光学频率梳的CEO测量及锁定结果 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 千赫兹飞秒钛宝石再生放大及薄片放大方案实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 千赫兹环形再生放大实验研究 |
| 6.2.1 环形再生腔腔行设计 |
| 6.2.2 千赫兹环形再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.2.3 千赫兹环形再生放大的实验结果与分析 |
| 6.3 千赫兹钛宝石薄片再生放大实验研究 |
| 6.3.1 钛宝石薄片的热分布分析 |
| 6.3.2 钛宝石薄片再生腔腔型和多通泵浦结构的设计 |
| 6.3.3 钛宝石薄片再生放大系统的搭建与调节 |
| 6.3.4 钛宝石薄片再生放大的实验结果与分析 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）双波长激光啁啾脉冲放大器泵浦的红外差频光源研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 红外差频光源的研究意义 |
| 1.2 红外超短脉冲激光器的发展现状 |
| 1.2.1 激光器直接产生 |
| 1.2.2 非线性光学频率变换 |
| 1.3 论文的主要研究工作 |
| 2 高平均功率双波长飞秒掺Yb光纤啁啾脉冲激光放大系统的理论研究 |
| 2.1 双波长飞秒掺Yb光纤啁啾脉冲激光放大器理论基础 |
| 2.1.1 脉冲在光纤内传输基础 |
| 2.1.2 脉冲在光栅对的展宽和压缩 |
| 2.1.3 啁啾脉冲放大技术与B积分 |
| 2.1.4 掺Yb光纤放大器速率方程与功率传输方程 |
| 2.1.5 单包层和双包层掺Yb光纤 |
| 2.1.6 掺Yb光纤放大器限制因子 |
| 2.1.7 掺Yb光纤放大器中的Yb离子浓度 |
| 2.1.8 掺Yb光纤放大器的建模方法 |
| 2.2 双波长掺Yb光纤放大器的模拟研究 |
| 2.2.1 预放大器物理模型 |
| 2.2.2 采用理想光谱条件下预放大器模拟结果及分析 |
| 2.2.3 采用实际光谱条件下预放大器模拟结果及分析 |
| 2.2.4 主放大器物理模型 |
| 2.2.5 主放大器模拟结果及分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 高平均功率双波长飞秒掺Yb光纤啁啾脉冲激光放大系统的实验研究 |
| 3.1 基于厚壁石英管支撑下的光纤端面抛光方法 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 基于机械切割刀处理光纤端面的方法 |
| 3.1.3 基于厚壁石英管支撑下的光纤端面处理方法 |
| 3.2 双波长掺Yb光纤啁啾脉冲激光放大系统的实验研究 |
| 3.2.1 双波长啁啾脉冲光纤放大系统实验装置 |
| 3.2.2 超连续谱产生 |
| 3.2.3 双波长种子源的产生与展宽 |
| 3.2.4 脉冲放大 |
| 3.2.5 脉冲压缩 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 双波长啁啾脉冲放大系统产生红外差频激光的研究 |
| 4.1 差频产生红外脉冲激光理论模型 |
| 4.1.1 平面波模型 |
| 4.1.2 相位匹配角 |
| 4.1.3 有效二阶非线性系数 |
| 4.1.4 走离角 |
| 4.1.5 菲涅尔反射损耗 |
| 4.1.6 双光子吸收与晶体损伤阈值 |
| 4.1.7 高斯光束模型 |
| 4.2 差频产生红外脉冲激光的实验研究 |
| 4.2.1 差频产生红外激光的实验装置 |
| 4.2.2 红外差频激光功率和空间分布测量方法 |
| 4.2.3 红外差频激光功率和空间分布测量结果及分析 |
| 4.2.4 红外差频激光光谱测量结果及分析 |
| 4.2.5 双光子吸收测量结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A Lab VIEW程序模拟光纤放大器相关参数 |
| 附录B Lab VIEW后面板程序 |
| B.1 后面板程序缩略图 |
| B.2 后面板程序细节图 |
| 附录C 缩略语对照表 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）激光等离子体电子加速驱动辐射源及核反应的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 等离子体的基本概念 |
| 1.1.1 麦克斯韦方程组 |
| 1.1.2 等离子体的德拜长度 |
| 1.1.3 等离子体的振荡频率 |
| 1.1.4 激光在等离子体中的传播 |
| 1.1.5 原子的电离及等离子体的产生 |
| 1.2 激光等离子体尾波场加速的基本概念 |
| 1.2.1 等离子体尾波 |
| 1.2.2 等离子体空泡加速机制 |
| 1.2.3 电子注入机制 |
| 1.3 基于尾波场电子的Betatron辐射和Thomson散射 |
| 1.3.1 Betatron辐射 |
| 1.3.2 Thomson散射 |
| 1.4 基于等离子体加速的中子源 |
| 1.4.1 等离子体库伦爆炸驱动聚变中子源 |
| 1.4.2 投球手接球手驱动的聚变中子源 |
| 1.4.3 电子束驱动的光核反应中子源 |
| 1.5 同质异能素的介绍 |
| 第2章 激光等离子体尾波场电子加速及Thomson散射的研究 |
| 2.1 16TW激光装置驱动离化注入等离子体尾波场电子加速的研究 |
| 2.1.1 16TW激光等离子体尾波场电子加速实验布局 |
| 2.1.2 离化注入尾波场电子加速的结果及讨论 |
| 2.1.3 小结 |
| 2.2 16TW激光装置驱动的稳定电子束及Thomson散射源 |
| 2.2.1 16TW激光装置驱动的稳定电子束 |
| 2.2.2 电子束和反射激光对撞驱动的Thomson散射 |
| 2.2.3 小结 |
| 2.3 基于聚焦型等离子体镜驱动非线性Thomson散射的研究 |
| 2.3.1 激光脉冲和自注入尾波场电子束的对撞及Thomson散射 |
| 2.3.2 聚焦型等离子体镜对反射激光及Thomson散射的影响 |
| 2.3.3 小结 |
| 第3章 光学控制尾波场电子束的横向运动及Betatron辐射 |
| 3.1 非对称聚焦激光控制尾波场电子束横向运动的研究 |
| 3.1.1 非对称聚焦光斑激光驱动尾波场电子加速的实验 |
| 3.1.2 3D-PIC模拟验证及分析 |
| 3.1.3 小结 |
| 3.2 圆偏振激光控制尾波场电子横向运动及Betatron辐射偏振的研究 |
| 3.2.1 圆偏振激光驱动离化注入尾波场的电子加速 |
| 3.2.2 圆偏振激光驱动尾波场电子的Betatron辐射 |
| 3.2.3 小结 |
| 3.3 尾波场电子束和激光场共振增强Betatron辐射的研究 |
| 3.3.1 高效增强Betatron辐射的PIC模拟 |
| 3.3.2 电子在激光场和等离子体自生场中的动力学分析 |
| 3.3.3 小结 |
| 第4章 激光等离子体加速电子驱动的核反应 |
| 4.1 激光等离子体加速器驱动光核反应快中子的研究 |
| 4.1.1 电子加速及光核反应中子产生的实验布局 |
| 4.1.2 激光等离子体尾波场加速的大电量电子束 |
| 4.1.3 光核反应中子 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 首次利用激光与团簇作用驱动核同质异能素的研究 |
| 4.2.1 核同质异能素产生、收集、诊断的实验搭建 |
| 4.2.2 实验结果及理论分析 |
| 4.2.3 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历及发表文章目录 |
| 致谢 |
（9）飞秒强激光在不同大气环境中传输成丝及其热沉积过程研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 飞秒强激光大气传输成丝 |
| 1.1.1 成丝物理机制 |
| 1.1.2 成丝物理模型 |
| 1.1.3 光丝基本特征 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 飞秒激光在不同大气环境中传输成丝研究进展 |
| 1.2.2 飞秒激光大气传输成丝热沉积过程研究进展 |
| 1.2.3 飞秒激光热沉积影响云雾微物理过程研究进展 |
| 1.3 存在的问题 |
| 1.4 本文的研究内容和章节安排 |
| 1.4.1 主要内容 |
| 1.4.2 论文结构 |
| 第二章 基本理论与方法 |
| 2.1 云降水物理基本理论 |
| 2.2 飞秒激光大气传输仿真模型 |
| 2.2.1 NLSE传播方程 |
| 2.2.2 数值模拟方法 |
| 2.3 气体介质的热响应过程 |
| 2.3.1 热传导方程 |
| 2.3.2 温度场扰动 |
| 2.4 仿真个例 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 水汽电离对飞秒激光成丝及热沉积的影响 |
| 3.1 研究方法 |
| 3.1.1 水汽电离项的引入 |
| 3.1.2 大气湿度相关 |
| 3.2 水汽电离对飞秒激光非线性传输的影响 |
| 3.2.1 800nm波段飞秒激光传输 |
| 3.2.2 248nm波段飞秒激光传输 |
| 3.3 不同大气湿度环境中的飞秒激光传输 |
| 3.3.1 大气湿度对飞秒激光传输特征的影响 |
| 3.3.2 大气湿度对光丝热沉积特征的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 云雾粒子散射对飞秒激光传输和热沉积的影响 |
| 4.1 云雾中激光传输理论基础 |
| 4.1.1 雾的衰减作用 |
| 4.1.2 雾衰减预测模型 |
| 4.2 飞秒激光在云雾中传输仿真模型 |
| 4.2.1 传播方程 |
| 4.2.2 数值求解方法 |
| 4.2.3 网格设置和初边界条件 |
| 4.3 飞秒激光在云雾环境中的非线性传输 |
| 4.3.1 不同传输介质对比 |
| 4.3.2 粒子浓度和粒子大小的影响 |
| 4.3.3 粒子谱分布特征的影响 |
| 4.4 云雾环境中飞秒激光成丝的热沉积特征 |
| 4.4.1 计算方法 |
| 4.4.2 云雾粒子浓度和大小的影响 |
| 4.4.3 三类云雾中热沉积特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光丝热沉积影响过冷水滴冻结效能的机理 |
| 5.1 两类诱导过冷水滴冻结实验概况 |
| 5.2 理论分析方法 |
| 5.3 不同聚焦条件下光丝热沉积特征对比 |
| 5.3.1 光丝传输特征对比分析 |
| 5.3.2 不同聚焦条件下入射脉冲能量对热沉积的影响 |
| 5.4 不同气体环境中成丝热沉积对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 利用时间艾里飞秒脉冲增强光丝能量沉积 |
| 6.1 初始光场的构建 |
| 6.2 飞秒Airy脉冲在空气介质中成丝特性 |
| 6.3 艾里脉冲参数对形成光丝特征的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要工作及结论 |
| 7.2 本文的创新之处 |
| 7.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录A 传播方程数值求解 |
| 附录B 湍流相位屏的构建 |
（10）强激光与等离子体相互作用中的核反应研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光驱动的中子源 |
| 1.2.1 基于光致核反应的中子源 |
| 1.2.2 基于离子核反应的中子源 |
| 1.3 激光驱动的核聚变反应及其动力学过程 |
| 1.3.1 聚变反应能 |
| 1.3.2 聚变反应率 |
| 1.3.3 离子的阻止本领 |
| 1.4 激光驱动的惯性约束聚变 |
| 1.4.1 简介 |
| 1.4.2 新型点火方案——快点火 |
| 1.4.3 快点火方案的研究现状 |
| 1.5 本论文主要内容 |
| 第2章 靶结构对激光中子源产生的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模拟参数设置 |
| 2.2.1 PIC模拟 |
| 2.2.2 基于MC方法的后处理程序 |
| 2.3 模拟结果 |
| 2.3.1 中子产生 |
| 2.3.2 氘离子加速 |
| 2.3.3 激光和靶参数的优化 |
| 2.4 讨论 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 等离子体环境下的核反应研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.3.1 预加热等离子体对中子产生的影响 |
| 3.3.2 靶前等离子体密度 |
| 3.3.3 氘离子在碳氘等离子体中的能量损失 |
| 3.4 讨论 |
| 3.4.1 离子在等离子体中阻止本领的变化 |
| 3.4.2 库仑势垒对核反应截面的修正 |
| 3.4.3 等离子体膨胀引起的对撞效应 |
| 3.4.4 离子束对等离子体的加热 |
| 3.4.5 等离子体中的自生磁场对离子输运的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 角分辨离子谱仪的设计与应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 原理与设计 |
| 4.2.1 离子在电磁场中的偏转与入射角度的关系 |
| 4.2.2 磁铁、电极板及针孔板的设计 |
| 4.3 实验与结果 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 逃逸电子的实时诊断与实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 超热电子的常用诊断法 |
| 5.3 电子能谱实时探测系统的设计 |
| 5.3.1 元件的选择与装配 |
| 5.3.2 电子能谱实时探测系统的标定 |
| 5.3.3 关于设计方案的讨论 |
| 5.4 激光离焦量对逃逸电子的影响 |
| 5.4.1 背景 |
| 5.4.2 实验结果 |
| 5.4.3 模拟结果 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
四、紧聚焦的飞秒激光脉冲在真空中对电子的加速（论文参考文献）
- [1]激光电子加速及辐射的控制与超快应用[D]. 朱常青. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [2]超快矢量光场的空时紧聚焦特性研究[D]. 张延相. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]极紫外光学频率梳的研制[D]. 张津. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2021(01)
- [4]超快激光脉冲压缩、波长扩展及对比度提升的研究[D]. 宋贾俊. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2021(02)
- [5]飞秒激光诱导晶体折射率改性及功能波导结构制备[D]. 李玲琪. 山东大学, 2021
- [6]超宽光谱飞秒激光的产生、放大及载波包络相移控制研究[D]. 蒋建旺. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [7]双波长激光啁啾脉冲放大器泵浦的红外差频光源研究[D]. 苏鑫杨. 北京交通大学, 2020(03)
- [8]激光等离子体电子加速驱动辐射源及核反应的研究[D]. 冯杰. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2020(01)
- [9]飞秒强激光在不同大气环境中传输成丝及其热沉积过程研究[D]. 曾庆伟. 国防科技大学, 2020(01)
- [10]强激光与等离子体相互作用中的核反应研究[D]. 张翌航. 中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2019(02)