利用太赫兹脉冲对激光电离空气产生等离子体的诊断

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利用光学手段对等离子体特性进行表征是一个重要的物理课题,但却受限于光谱的频率范围,X射线、可见光和微波等频段早已应用于不同电子密度的等离子体诊断中。而对于核聚变点火实验研究(FIRE)中的托卡马克(Tokamak)等离子体,它的特征频率恰好位于太赫兹频段,远离传统的可见光或者中红外频段。因此,基于太赫兹技术的等离子体诊断应运而生。太赫兹时域光谱(THz-TDS)系统是太赫兹研究中最常见的一种系统,因为每次测量它都包含所有频率强度和相位的完整信息,这也是本文工作中所使用的技术手段。本文利用太赫兹时域光谱研究了太赫兹波在激光电离空气产生的等离子体中的传播特性,发现并确定了该等离子体对太赫兹波明显的共振吸收现象,通过对这种共振吸收的拟合,我们可以得到等离子体的电子密度和特征频率。此外,我们还研究了产生等离子体的激光偏振方向和能量密度对这种共振吸收的影响,发现共振吸收对产生等离子体的激光偏振不敏感,但等离子体电子密度与产生等离子体的激光能量在一定范围内是正相关的。
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