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1、碩士學(xué)位論文基于沖擊受激光散射的介質(zhì)聲速測(cè)量MEASUREMENTSOFSOUNDSPEEDINMEDIAUSINGIMPLUSIVESTIMULATEDLIGHTSCATTERING匡卓然哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)：O437.3學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類號(hào)：535密級(jí)：公開(kāi)理學(xué)碩士學(xué)位論文基于沖擊受激光散射的介質(zhì)聲速測(cè)量碩士研究生：匡卓然導(dǎo)師：楊延強(qiáng)教授申請(qǐng)學(xué)位：理學(xué)碩士學(xué)科：光學(xué)所在單位：物理系答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIn
2、dex:O437.3SchoolCode:10213U.D.C:535SecrecyGrade:OpenDissertationfortheMaster’sDegreeinScienceMEASUREMENTSOFSOUNDSPEEDINMEDIAUSINGIMPLUSIVESTIMULATEDLIGHTSCATTERINGCandidate：KuangZhuoranSupervisor：Prof.YangYanqiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScie
3、nceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文摘要聲速是彈性介質(zhì)中壓力波的傳播速度，是描述介質(zhì)的振動(dòng)特性和機(jī)械響應(yīng)的基本物理量，對(duì)不同體系、不同狀態(tài)下介質(zhì)的聲速測(cè)量具有重要意義。由于超聲換能器的存在，傳統(tǒng)的超聲測(cè)量法在金剛石對(duì)頂砧加載的高溫高壓等環(huán)境下難
4、以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量。在光學(xué)非接觸探測(cè)中，布里淵散射法也由于頻移較小，信號(hào)微弱等原因沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。沖擊受激光散射是基于介質(zhì)的非線性光學(xué)效應(yīng)，以瞬態(tài)光柵的手段激發(fā)介質(zhì)超聲波的技術(shù)，是激光超聲與光散射技術(shù)的結(jié)合。該方法是利用兩束相干的超短脈沖激光以一定角度入射樣品表面，在介質(zhì)中激發(fā)瞬態(tài)光柵，通過(guò)分析光柵對(duì)探測(cè)光的衍射動(dòng)力學(xué)信號(hào)分析超聲波的傳播速度。本文首先對(duì)沖擊受激光散射實(shí)驗(yàn)中瞬態(tài)光柵形成機(jī)制及其特性進(jìn)行理論分析。用光的電磁場(chǎng)形式描述了瞬態(tài)光柵中調(diào)制場(chǎng)的調(diào)制幅和偏振。對(duì)瞬態(tài)光柵中的布拉格衍射進(jìn)行細(xì)致
5、分析。給出了信號(hào)光的頻率與出射方向，驗(yàn)證了光學(xué)外差探測(cè)的可行性。進(jìn)而，搭建以納秒激光激發(fā)沖擊受激光散射的實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)受激光散射進(jìn)行初步探索。通過(guò)對(duì)幾種有機(jī)溶液和有機(jī)介質(zhì)膜的熱光柵激發(fā)研究，分析了光學(xué)外差探測(cè)技術(shù)對(duì)單波長(zhǎng)受激散射實(shí)驗(yàn)衍射信號(hào)的顯著放大作用。最后，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)，搭建以飛秒激光激發(fā)的全帶寬1GHz沖擊受激光散射實(shí)驗(yàn)裝置。在激光染料的輔助下對(duì)幾種有機(jī)溶液中激發(fā)了數(shù)百兆赫茲的超聲波，結(jié)合瞬態(tài)光柵的光柵周期計(jì)算了介質(zhì)中的聲速。并將實(shí)驗(yàn)裝置拓展到金剛石對(duì)頂砧加載的液體靜高壓實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量了50
6、0MPa內(nèi)乙醇聲速隨壓力的變化情況。本文以全光學(xué)非接觸的手段，基于沖擊受激光散射技術(shù)在介質(zhì)中激發(fā)超聲波。并將其成功應(yīng)用于有光吸收的透光介質(zhì)的靜高壓聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)中。該方法為極端條件下的物性研究提供了新的途徑。關(guān)鍵詞：沖擊受激光散射；激光超聲；瞬態(tài)光柵；高壓聲速-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractSpeedofsoundisthevelocityofcompressivewavepropagationinelasticmedium,whichisthebasicphysicalqua
7、ntityofdescribingthevibrationcharacteristicsandmechanicalresponse.Soundspeedmeasurementsisofgreatsignificanceindifferentstatesandsystems.Buttraditionalultrasonicmeasuringmethod,duetotheuseofultrasonictransducer,isdifficulttorealizethenon-contactmeasu
8、rementathightemperatureandhighpressureenvironmentloadedbydiamondanvilcell.Inopticalnon-contactdetection,brillouinscatteringmethodisnotwidelyused,becauseofthesubtlefrequencyshiftandtheweaksignal.Impulsivestimulatedlightscatteringisatechnologyofthermal
