等离子体对激光的折射
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 。