توليد تابش تراهرتز توسط باريكه هاي ليزري و پروفايلهاي مختلف پلاسما

دكتري تخصصي

در اين پاياننامه، به مطالعه تحليلي توليد تابش تراهرتز توسط اندركنش ليزر پلاسما به دو روش پيشنهادي متفاوت پرداخته‌ايم. در روش اول، توليد تابش تراهرتز تشديدي، توسط زنش دو باريكه ليزري با نمايه هاي مختلف از قبيل آرايهاي گاوسي در پلاسماي برخوردي و سرصاف ليزري و ليزري مركز تاريك در پلاسماي مغناطيده برخوردي با ميدان مغناطيسي عمود و موازي را بررسي نموده‌ايم. باريكه آرايهاي گاوسي، نمايه ميدان تراهرتز ويژه‌اي با ميزان بهره سه برابر نسبت به تك باريكه گاوسي حاصل ميكند. اعمال ميدان مغناطيسي به محيط پلاسما در باريكه سرصاف ليزري موجب افزايش قابل توجه اندازه ميدان و بهره مكانيسم تابش تراهرتز شده و نمايه ميدان مربعي در اين حالت توليد ميشود. همچنين ميزان بهره 9 درصد براي اين باريكه ليزري حاصل گرديد. اعمال ميدان مغناطيسي موازي، ميدان و بهره ضعيفتري نسبت به حالت ميدان عمود توليد مي‌نمايد. باريكه ليزري مركز تاريك، نمايه ويژه ميدان تراهرتز مركز تاريكي توليد مينمايد كه ميزان بهره آن توسط پارامترهاي ساختاري ليزر نيز قابل تنظيم ميباشد. ميزان بهره حاصل براي اين باريكه 4/2 درصد ميباشد كه بيشترين ميزان بهره گزارش شده تاكنون براي توليد تابش تراهرتز توسط اين باريكه ميباشد. بعلاوه، دو اثر مهم اندركنش مابين ليزر و تابش تراهرتز توليد شده از طريق محاسبات خودسازگار و همچنين اندركنش مابين تابش تراهرتز توليدي و محيط پلاسمايي توسط جذب تابش در اثر تابش ترمزي معكوس توصيف و روابط تحليلي لازم براي ارزيابي آنها براي اولين بار، ارائه گرديد. اثرات متقابل بين ليزر و تابش تراهرتز موجب كاهش هفت دهم درصدي بهره تابش تراهرتز، در هنگام انتقال انرژي بالا مي‌گردد. همچنين، كاهش ميزان توان و بهره توليد تابش تراهرتز در اثر تابش ترمزي معكوس، ميزان قابل توجهي از 30 تا 50 درصد بوده و صرف نظر كردن از تاثير آن، موجب خطاي بزرگي در محاسبه توان و بهره تابش تراهرتز خواهد شد. در روش دوم، تابش تراهرتز توليد شده ناشي از خودكانوني باريكه ليزري سوپرگاوسي با دامنه مدوله شده در پلاسماي با نمايه چگالي الكتروني نوساني، محاسبه و تحليل گرديد. ضمن تحليل و بررسي اثرخودكانوني باريكه ليزري در پلاسما، مشخص گرديد كه ميزان ميدان و بهره تابش تراهرتز به طور قابل ملاحظه‌اي در اثر خودكانوني باريكه ليزري در پلاسما، افزايش مييابد. با تنظيم پارامترهاي ليزر و پلاسما از قبيل دامنه نوسانات چگالي، مرتبه باريكه، فركانس و دوره مدولاسيون، ميزان بهره مكانيسم در حدود 6 درصد حاصل گرديد، كه بيشترين مقدار گزارش شده در روشهاي مشابه تاكنون ميباشد.

192117

دانشگاه علم و صنعت ايران

فيزيك

دكتر بيژن غفاري قمي - دكتر مهدي اسماعيل زاده هنجني