空气环境中激光引发的等离子体激波演变机制

简介：
本研究聚焦于空气中由激光激发产生的等离子体及其激波演化过程，深入探讨其物理机理和动态特性。 本段落探讨了高功率激光束聚焦在固体靶材表面产生的物理现象，并研究了由此引发的空气中激光诱导等离子体激波演化机理。该文章发表于2009年5月的《Chinese Physics B》期刊，作者包括赵瑞等人，他们分别来自南京邮电大学光电流体技术研究中心、南京理工大学应用物理系和光电工程学院。 研究从高功率激光束聚焦在固体靶材表面时引发的一系列现象入手。当激光能量被材料吸收后，导致其熔化蒸发，并形成高温高压的等离子体区域，在此过程中产生冲击波进入周围空气当中。 研究人员提出了一种理论模型来描述空气中由激光诱导产生的等离子体激波演化机制。为了验证该理论的有效性，作者使用了光学束偏转技术跟踪等离子体激波的发展过程。结果表明，实验数据与理论预测高度一致。此外，研究揭示出激光诱导的等离子体激波会经历形成、增长和衰减的过程，并且这些变化是由压缩波和稀疏波相互作用的结果。 文章还展示了利用光学束偏转技术测量得到的速度和压力分布图来表示在空气中的传播特性。基于点源能量释放瞬时性的假设，研究者进一步发展了传统的冲击波模型以描述等离子体激波衰减过程的机制。当激光脉冲停止后，产生的冲击波会迅速减弱为局部声波。 这项工作不仅丰富了高功率激光物理领域的知识库，也为其他相关领域如等离子体物理学和流体力学提供了新的见解。通过结合理论分析与实验验证的方法，研究人员对空气中由激光诱导的等离子体激波传播机制有了更深入的理解，这为进一步探索和应用该现象打开了新途径。