CO₂激光脉冲在氩气中诱导的快速电离波特性研究

摘要： 快电离波（FIW）是激光诱导等离子体击穿后的一种现象，在大气压条件下使用CO?激光脉冲、当激光强度为1011–1013 W/m2时被观测到。根据Raizer的Chapmann-Jouguet爆轰理论，FIW因其传播速度高于激光支持爆轰波（LSDW），被归类为"过驱动爆轰"形式的激光吸收波。已有部分研究报道了固体激光器激发的FIW扩展现象，但FIW与LSDW之间的阈值特性尚未得到根本性理解。本研究采用高速可视化与光学发射光谱技术，探究氩气环境中激光吸收波的转变过程。为阐明转变阈值的物理机制，使用5 J CO?脉冲激光器、中阶梯光栅光谱仪及增强型CCD相机，对等离子体温度与密度进行定量分析。结果表明：FIW波前电子温度为0.7 eV，电子数密度达2.5×1023 m?3；在FIW-LSDW转变界面，电子温度升高1 eV且密度降低2.2×1023 m?3。此外，基于光谱实验获取的电子温度与密度数据，评估了转变阈值及局部热力学平衡态的存在性。