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碘等离子体激光产生的初步研究

申英杰  
【摘要】: 碘激光在国防和民用方面具有良好的应用前景,但目前的碘激光用化学能作为泵浦源,体积大,易产生有毒物质,且运行时间短,严重影响了其应用范围。本工作中提出以碘等离子体为介质产生激光的三体复合机制,并从理论和实验两方面对该激光产生方案的可行性进行了初步研究。 理论研究方面,编写了双温等离子体模拟程序,对Nd:YAG激光器的二倍频532nm激光泵浦固体碘产生的等离子体进行模拟计算,得到了不同激光功率密度下的等离子体密度、烧蚀压力、电子温度及平均离化度等参数。同时,应用量子化学方法UHF和CIS结合基组3-21G**分别对碘分子基态和几个低激发态进行扫描得到其基态和激发态的势能曲线,并从曲线计算得到碘分子的解离能。利用Cowan程序计算了碘原子一价离子相关能级的能量差、振子强度、自发辐射衰减速率以及跃迁谱线等原子参数。 实验上,利用不同能量的激光泵浦固体碘产生等离子体,用飞秒激光做探针结合Mach-Zehnder干涉仪诊断碘等离子体的电子密度,通过CCD探测含有碘等离子体密度信息的干涉图样;并且,还利用光谱仪扫描kHz飞秒激光和Nd: YAG激光器的二倍频532nm激光泵浦固体碘产生的等离子体,得到了碘等离子体的荧光发射谱。结果表明,等离子体方式产生碘1.315μm受激辐射的可行性是非常大的。 这些理论及实验研究结果为进一步探索小型化碘激光器运行机制提供了必要知识及技术储备。


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