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等离子激光器的研究进展 姓名： 学号： 专业： 光信息科学与技术 目录 1 2 等离子激光器的应用领域 3 等离子激光器的研究进展 5 4 等离子激光器的研究背景 等离子激光器与普通激光器的联系与区别 等离子激元与等离子激光器的概念 20世纪60年代初世界上第一台激光器红宝石激光器诞生，到现在接近60年了，激光的研究及其在各领域的应用得到了有极大的发展，给我们的生活带来了许多影响。从上世纪70年代起等离激子的发现到2003年真正意义上第一台等离激子激光器的诞生，等离激子激光器有着迅猛的发展,这篇文章主要为大家介绍等离子激光器的工作原理，以及等离子体激光器和传统激光器的联系及区别，并且通过对国内外等离子体激光器的研究文献的分析和总结，详细介绍了等离子体激光器的必威体育精装版研究成果、必威体育精装版应用等方面。为一些想了解等离子体激光器的人们提供了初步的文献参考。 等离子激光器的研究背景 等离子激元与等离子激光器的概念 等离子激元是什么？ 指光子与金属表面的自由电子相互作用而被俘获，外来光子电磁场激发引起金属中电子电荷密度涨荡所引起的一种电磁波模式，它沿着金属表面传播是一种倏逝电磁波。 电子显微镜下的等离激子 什么是等离激子激光器？ 激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。在这些介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。现有工作介质近千种，由等离激子充当介质产生激光的仪器就是等离激子激光器。 等离子激光器与普通激光器的联系与区别 等离激子激光器与常规激光器两者工作原理都是受激吸收、受激辐射的过程。他们在泵浦源与结构上存在着共同点 等离激子激光器与常规激光器的联系 等离激子激光器的能级和跃迁示意图 等离激子激光器与普通激光器的区别 1）普通激光器最小在准分子尺度 ，而等离激子激光器的光场尺度则 在几个到十几个纳米之间，有的甚至在亚纳米光场下，即1/10纳米尺度下。 2）普通激光器激发出光子，等离激子激光器激发出面等离子体 3）等离激子激光器中等离子激元可以在金属表面自由传播，并不必经过腔的反射来产生激射。 等离子激光器的研究进展 a.1970年等离激子的发现 b.上世纪80—90年代早期等离激子激光器，只能在超低温下工作 c.2003年SPASER研发，第一台常温下工作的等离激子激光器 d.2009年由伯克利分校机械工程教授张项等人研发了第一台常温下由电能作为泵浦源的等离激子激光器 e.2014年全球首个全碳等离子激光器诞生 等离子激光器的应用领域 等离激子激光器在纳米尺度的必威体育精装版进展 纳米线表面等离子体激元激光器。该激光器的组成结构是最下面是金属银涂层，接着是厚度为5nm的MgF2间隙层，最上面的是高增益CdS半导体纳米线该类激光器的光学模式尺寸非常小，大约为1/10nm，这种尺寸已经达到了微电子学中晶体管栅极的尺寸，利用这点可以实现光电子学和微电子学之间的结合，在光电集成方面有巨大的发展前景。 激光等离子微推进技术 为了使微卫星到达预定轨道，需要对微小卫星进行精确的变轨和调姿控制，这就对推进器提出了比较高的要求： 1) 推进器本身重量要比较小。 2) 要求既能产生μN量级的微小推力，又能产生kN量级的较大推力。 等离激子激光器完全具有以上优点，成为众多推进器中的热点。 表1 不同类型微推进器比较 Table 1 Comparis of different type of micro-thrusters 微推进器类型 工作 范围 运作 费用 燃料 消耗 能量 效率 可靠性 使用 寿命 比 冲 Isp (N·S·kg-1) 激光 高 低： 极低 高 极高 极高 1000 化学 低 低：（成批装配） 中 低 低（若Isp高） — 200 PPT 中 低：（成批装配） 中 高 中 中 3000 喷气式 — 低：（成批装配） 高 低 高 低 100 电阻 喷气 — 低：（成批装配） 中 低 中 中 50 离子 发动机 中 高 低 高 低 中 5000 等离激子激光推进器的工作方式 反射式微推进器简图 透射式微推进器简图 反射式激光等离激子推进器中，物质的喷射与激光组件在靶材料的相同侧，激光直接照射到推进剂上，烧蚀靶材料产生喷射，喷射的方向与推进方向相反的。缺点是烧蚀产物会在光学器件上形成沉积，这些沉积会导致光学镜头的严重污染，在一定程度上会影响推进器的推进性能。 透射式激光等离激子推进器，物质的喷射与激光组件在靶的另一侧，激光先穿过一层透明基底，然后照射到推进器上，产生喷射因透明基底