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本论文研究了飞秒激光散斑的特性。从飞秒激光的产生和应用的发展过程可以看出,飞秒激光被广泛应用于物理、化学、生物和大气探测等领域。当飞秒激光被应用于这些领域研究物质特性或物质与飞秒激光之间的相互作用机制时,物质的散射特性会使飞秒激光经历漫散射,漫散射的飞秒激光必将产生散斑效应。飞秒激光散斑特性的研究是一项极具学术价值和应用价值的研究,对于飞秒激光在物理、化学、生物等领域的应用有重要意义。在此基础上,本论文对飞秒激光散斑的空域和时域特性进行了研究。主要内容如下:
1.提出了飞秒激光散斑的概念。分析了飞秒激光散斑不同于连续激光散斑的原因,详细地讨论了飞秒激光散斑在空域的一阶和二阶统计特性、光谱相关性、飞秒激光散斑对比度与飞秒脉冲带宽的关系,并给出了实验结果。
2.提出了飞秒时域散斑的概念,并对飞秒时域散斑进行了研究。飞秒时域散斑是指散斑在飞秒时间尺度上的分布,这是飞秒激光所独有的散射特性,以往的连续激光没有必要对时域尺度上的散射特性进行研究。把飞秒激光脉冲的测量方法-频率分辨光学开关方法和互相关频率分辨光学开关方法应用于飞秒激光散斑的研究,从而可以实现对飞秒激光散斑的时域特性进行计量和统计特性研究。由于飞秒激光脉冲带宽极宽,所以飞秒激光散斑的时域特性不同于连续激光散斑。实验结果表明飞秒脉冲在随机介质中传播时脉冲的展宽量和畸变程度与散射体的散射特性有关,飞秒时域散斑场的统计特性遵从高斯分布。
3.初步探讨了飞秒激光散斑的应用。用飞秒激光散斑相关法实现了对位移场的测定,首次提出了飞秒激光散斑相关测量技术,即将散射体变化或移动前后的飞秒散斑场分别用CCD探测器记录下来并储存于计算机中,对移动前的飞秒散斑场和移动后的飞秒散斑场进行相关性运算,就可以确定出散射体的有关特性或移动量;它不需要进行条纹分析,也不需要对照相干板作处理,这就使得该方法可以对飞秒散斑场移动做实时测量。
飞秒散斑和飞秒时域散斑技术是非常重要的飞秒技术,这个研究方向对飞秒激光和物质相互作用的散斑技术研究,将产生重要的影响。