光致大氣擊穿現象在激光器發(fā)明之后不久就被發(fā)現, 此后很多學者對激光大氣等離子體的擊穿機理及其閾值特性進行了理論和實驗研究,近年來對激光大氣等離子體電子密度方面的研究有了新的進展．Hohreiter 等通過對激光大氣等離子體光譜Stark 展寬的分析得到了等離子體的電子密度, 并通過測量了等離子體對532 nm 探測光的吸收率, 進而通過計算得到了等離子體的逆韌致吸收截面[4]. 張宏超等利用干涉法獲得了激光大氣等離子體的時間序列干涉圖, 通過快速傅里葉變換(FFT) 和Abel 逆變換重建了不同時刻激光等離子體電子密度的三維分布, 進而觀察到了等離子體通道的形成, 并利用這一方法觀察到了兩個正在碰撞的激光大氣等離子體在碰撞區(qū)域電子密度的增強[5;6]. Schwarz 等對光致大氣擊穿過程的多光子電離和雪崩電離進行了理論分析, 針對不同作用光功率密度和不同壓強下等離子體電子密度的實驗值, 通過計算得到了電子連續(xù)性方程的多光子電離系數. 

   本文利用實驗獲得的延遲雙脈沖激光和三種單脈沖激光產生大氣等離子體的時間序列干涉圖,得到了其中等離子體中心區(qū)域電子密度的平均值.對延遲雙脈沖激光與三種單脈沖激光產生的等離子體電子密度進行了比較和分析, 并對延遲雙脈沖激光產生等離子體電子密度大于單脈沖激光產生等離子體電子密度的現象進行了解釋.Thiyagarajan 等提出了局部熱力學平衡(LTE) 條件下激光大氣等離子體衰變過程中電子密度隨時間變化的理論模型, 并進行了實驗驗證,理論分析結果表明, 等離子體衰變過程中三體復合和兩體復合是電子密度隨時間逐漸減少的主要損失機理. 但目前關于延遲雙脈沖激光產生大氣等離子體電子密度的研究尚未見到報道.本文利用實驗獲得的延遲雙脈沖激光和三種單脈沖激光產生大氣等離子體的時間序列干涉圖,得到了其中等離子體中心區(qū)域電子密度的平均值.對延遲雙脈沖激光與三種單脈沖激光產生的等離子體電子密度進行了比較和分析, 并對延遲雙脈沖激光產生等離子體電子密度大于單脈沖激光產生等離子體電子密度的現象進行了解釋.探測光通過反射鏡M1 和M2 組成的延遲光路,然后經過空間濾波器進入馬赫- 曾德爾干涉儀. 空間濾波器濾波后可提高干涉圖的質量. 以第一束光與探測光之間的延遲時間為探測光延遲時間. 通過調節(jié)M1 和M2 的位置, 可以使探測光延遲時間在100 ns 以內連續(xù)變化. 馬赫- 曾德爾干涉儀將探測光分成光強相等的兩束, 一束垂直于作用光方向穿過激光等離子體區(qū)域, 另外一束作為參考光, 兩者相干形成的干涉條紋攜帶了激光等離子體的折射率信息. 接收系統(tǒng)由焦距為100 mm 的消色差成像透鏡(L5), 532 nm 干涉濾波片和CCD 組成. CCD與電腦相連, 顯示拍攝到的干涉圖并自動存入電腦硬盤. 干涉濾波片用來消除等離子體閃光和雜散光的影響, 提高干涉圖的對比度.

   利用實驗獲得的延遲雙脈沖激光和三種單脈沖激光產生大氣等離子體的時間序列干涉圖, 得到了其中等離子體中心區(qū)域電子密度的平均值. 把延遲雙脈沖激光和三種單脈沖激光產生的等離子體電子密度進行比較后表明: 第二束光作用后的相同時刻, 延遲雙脈沖激光產生的等離子體電子密度大于三種單脈沖激光產生的等離子體電子密度. 對注入能量相同的延遲雙脈沖激光與單脈沖激光產生等離子體的電子密度進行分析后表明: 延遲雙脈沖激光的第二束光與等離子體相互作用, 使得作用結束時等離子體的電子密度增加得很多, 進而造成了第二束光作用后延遲雙脈沖激光產生的等離子體電子密度大于單脈沖激光產生的等離子體電子密度. 進一步的分析表明, 注入能量相同時延遲雙脈沖激光有效延長了等離子體的存在時間.