摘要本文基于自由电子密度下的速率方程、介电系数方程、波动方程，计算研究了皮秒 高功率激光作用水介质产生等离子体的瞬态演化过程。通过查阅国内外文献资料，了解激 光与水介质的相互作用过程的击穿模型。根据水下激光击穿产生等离子体的几种光学击穿 机制，基于液体中激光等离子体的轴对称结构，建立了激光击穿液体介质的瞬态演化过程。 讨论了不同时刻自由电子密度的变化和电场强度的变化，以及激光等离子体的时空膨胀规 律。该模型具有能解决激光等离子体的细节演化问题的优点。通过激光等离子体与激光光 场的耦合，计算结果表明，等离子体随时间膨胀，并向脉冲激光传播的反方向迁移，到达 最大值后开始趋于平缓。计算的结果与文献中的实验结果吻合。79694

毕业论文关键词 激光击穿 电子数密度 等离子体

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Transient Ionization Model of Laser-induced Plasma: A    Numerical Calculation

Abstract Based on the rate equation of the free electron density ,dielectric coefficient equation and wave equation,the evolution of laser induced plasma in water is calculated。By investigating the domestic and foreign literatures,the model of the interaction between laser and water is created。Based on the optical breakdown mechanism of laser induced breakdown in under water laser,the transient evolution of laser-induced plasma in water is established。The variation of the free electron density and the electric field intensity for different times as well as the time and space expansion of the laser plasma are discussed。The model has the advantage to solve the problem of the evolution of laser plasma。 By coupling of laser plasma and laser field,the results shows that the plasma expands with time and moves in the opposite direction of the laser field。The calculated results are in good agreement with the experimental results。

Keywords Laser-Induced Plasma Free electron density Plasma formation

目 次

1  绪论 3

1。1 研究意义及背景 3

1。2 国内外液体中激光等离子体的研究进展 3

1。3 应用 5

2  等离子体和光致击穿的基本理论 7

2。1 等离子体的基本性质 7

2。2 衡量等离子体的若干参数 7

2。3 等离子体的研究方法 8

2。4 等离子体的描述 9

2。4。1 粒子描述 9

2。4。2 动力描述 9

2。4。3 磁流动力学描述 9

2。5 光致电离 10

2。6 电离机理 10

2。6。1 雪崩电离机制 10

2。6。2 多光子电离机制 11

3  瞬态非线性激光等离子体模型 12

3。1 等离子体的瞬态耦合模型 12

3。1。1 自由电子速率方程 12

3。1。2 介质系数方程与波动方程 12

3。2 模型中的参数处理 13