極短パルスレーザによる第二次高調波発生を用いた理想的な気体中電界計測手法の開発

利用超短脉冲激光产生二次谐波的理想气体电场测量方法的开发

基本信息

批准号：
21K18709
负责人：
熊田亜紀子
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高電界現象に関わる物理現象を把握していくうえで、電界分布を、高い時間・空間分解能で非接触かつ非侵襲に感度良く正確に計測できる技術が求められている。本研究では気体の分極の三次非線形感受率χ(3)による電界誘起第二次高調波発生（E-FISHG）を利用し、ラプラス場ならびにポアッソン場における電界のベクトル成分を非接触・非侵襲三次元高空間分解測定を実現する。E-FISHGはレーザ光をレンズで集光し第二高調波の発生に十分な強度にすることにより、焦点近傍の電界を測定しようとするものであるが、焦点近傍以外の部分で発生した第二高調波の影響が強く、その影響を考慮した逆計算手法の確立が必要である。昨年度において、レンズを平行移動しレーザ伝搬方向に焦点をずらしたデータ列を取得し、予め実測もしくは計算により把握しておいたレーザビーム形状情報をもとに、逆計算を行うことで、ビーム伝搬方向にも空間分解して電界計測を行える技術の骨子の開発を終え、球-球電極や棒-棒電極の電界分布など比較的単純な系の電界分布の復元に成功している。本年度においては、電界の二方向成分の復元、複数のピーク値を持つ分布やPlateau分布など複雑な形状の復元への適用可能性を検証した。さらに、復元誤差を10％以下に抑えるための光学系の形状パラメータを明らかにした。また、短パルスレーザとプラズマの相互作用の検証については、フェムト秒レーザとコロナ放電による定常電流場との関係の検証を行った。その結果、定常電流場における計測にはその影響は無視できることがわかった。

在理解与高电场现象相关的物理现象时，需要采用一种可以通过高时间和空间分辨率，无接触式和非侵入性灵敏度来准确测量电场分布的技术。在这项研究中，电场引起的第二次谐波产生（E-fishg）通过三阶非线性气体敏感性（χ（3）（χ（3）用于实现非接触性和非侵入性的3D高空分辨测量，以电力场和POISSON FIEMERS的电力范围来测量电场的电场。镜头并使其足以生成第二个谐波，但是在焦点以外的部分中产生的第二个谐波的影响是强大的，因此有必要考虑到去年的效果，我们已经通过在技术方向进行空间分解las las lass and lass and the the的效果。基于激光束形信息的计算，该信息通过实际的测量或计算提前掌握，并成功恢复了相对简单系统的电场分布，例如球形电极和杆杆电极的电场分布。在今年，我们验证了其适用于恢复电场的双向组件，具有多个峰值的分布以及适用的高原分布。此外，已经阐明了光学系统的形状参数，以抑制恢复误差至少于10％。此外，为了验证短脉冲激光与血浆之间的相互作用，验证了飞秒激光与由于电晕放电引起的稳定电流场之间的关系。结果，发现在稳态电流场中测量的效果可以忽略不计。