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等离子体对激光的折射

作者:admin 来源: 日期:2015/11/28 16:22:47

    等离子体对激光的折射

    等离子体的基本构成是正离子、自由电子和中性原子,整体上呈电中性。等离子体振荡是等离子体的最基本特点,其振荡频率为:

    Ne     等离子体中电子密度,

    Eo     真空介电常数

    Me     电子质量,

    e      电子电量。

 

    当角频率为w的激光在等离子体中传播时,光速和波长发生变化,而其角频率w不变,其频率w和波数k满足色散关系:

    Wpe     等离子体频率;

    W       在等离子体中传播的激光角频率;

    K       波数(K=2 )

    C       真空中的传播速度


    相应电磁波可以在等离子体中传播

    相应电磁波不能进入等离子体中传播


    实验室及一般工业加工条件下,等离子体电子密度处于范围,相应的数量级处于Hz范围,对于工业CO实验室及一般工业加工条件下,等离子体电子密度处于范围,相应 的数量级处于 Hz范围,对于工业CO2激光,通

常不会出现激光被等离子体全部反射的情况。

    激光在等离子体中传播的色散关系也可用下式表示 :


    为等离子体折射率。可见,等离子体的折射率与等离子体的振荡频率有关,而等离子体的振荡频率是等离子体电子密度的函数。

    由 上 式 可 知 , 可 以 传 播 激 光 的 等 离 子 体 总 满足 ,此时等离子体折射率小于1。


    所以激光束从空气入射到等离子体中的过程,是从光密介质进入光疏介质的过程,折射结果使聚焦性变差,对光束起发散作用。


    激光从折射率大的区域向折射率小的区域传播时,光束会发散,激光从折射率大的区域向折射率小的区域传播时,光束会发散,表现为负透镜效应。


    当入射激光束穿过等离子体时将引起激光束传播方向的改变,其偏转角与等离子体的 电子密度梯度 和 等离子体长度有关,几千瓦至十几千瓦CO有关,几千瓦至十几千瓦CO 2 2 激光诱导的等离子体对激光束的偏传角为10 -2 rad数量级 。






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