硕士论文马赫．曾德尔干涉仪瞬态干涉条纹采集技术及其在激光等离子体测试中的应用１引言
１．１研究背景
激光是二十世纪最重要的发现之一，也是光学发展史上第三个里程碑。自从１９６１年世界上第一台红宝石激光器问世以来，各种激光器层出不穷。现己开发出数千种输出波长小于０．１ｎｍ到大于ｌｍｍ的材料，包过固体、液体、蒸气态、气体、等离子体和基本粒子等。五十年来，国内外学者做了大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果，同时激光器也得到了广泛的应用，遍及工业、农业、医学、军事、科学研究等诸多方面。总体来看，人们对激光器的应用大致分为两类：一是利用激光作为信息载体，主要应用于激光通信和各种激光测试技术。二是利用激光作为能量载体。例如激光打孔、激光微加工、激光测距、致盲武器、激光医疗和生物工程等【ｌ】。而激光作为能量载体应用的物理基础是基于激光与材料相互作用物理学。这种相互作用过程既取决于激光特性和材料特性，也与作用的外部环境有关。其中任一因素对相互作用过程的影响本身就是一项重要的研究课题。随着研究的深入，发现存在的问题还很多。究其原因主要有以下三点：一是研究对象的复杂化和多样化；二是激光器本身的发展带来了新的研究内容，激光的新应用带来了新的理论问题；三是一些基本的问题、观点、模型以及适用范围等仍没有得到确切的解释和验证【２】。所以有必要对激光与物质相互作用方面做一些必要的研究。
激光与靶材相互作用时，当激光尚未照射到靶材表面时，激光与靶材是两个相互独立的部分。一旦激光入射到靶材表面，靶材表面就会吸收和反射激光，这种吸收和反射主要取决于靶材表面的光学性质，靶表面吸收入射激光能量，使其表面温度上升，从而能够改变靶材表面的结构和性能，甚至造成不可逆的破坏。这在激光加工过程中，如切割、淬火、焊接、辐射以及靶材表面处理等方面，已经得到了广泛的应用。靶材在高功率激光作用下，靶面迅速吸收激光能量，靶面温度很快升至气化温度，从而出现气化。气化后的物质蒸气继续吸收激光能量，使其温度进一步升高，形成蒸气等离子体。这种等离子体的出现对靶与激光相互作用会产生巨大的影响［３１１４］。这种影响主要表现在三个方面，一是蒸气等离子体自身对激光有很强的吸收作用，能使后续的激光能量部分的甚至全部不能到达靶面，这就在靶与激光之间形成一个屏蔽【５Ｊ激光能量的“墙”。二是蒸气等离子体对靶材的作用１６］，主要为力学作用和热学作用（包括压力和冲量传递、靶材中应力波等力学效应）；三是相互作用过程中蒸气等离子体的点燃【＿７】和发展过程（包括等离子体时间和空间行为）。同时，会在空气中产生等离子体冲击波【８】。可见激光在与物质相互作用的过程中会在材料内部及其材料所处的外部环境中产生热学、力学、光学、电磁学等丰富的物理效应，这些物理效应直接决定了激光的应用，因而激光与物质相互作用的机理是激光应用的基础。目前，国内外广大科研工作者己经对激光与物质相互作用的