(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210337204.9 (22)申请日 2022.03.31 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 吴寒　王奕淳　陆文康　马修泉　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 专利代理师 孔娜 (51)Int.Cl. G01N 21/71(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种激光与液体相互作用的电离击穿阈值 测量方法及装置 (57)摘要 本发明属于击穿阈值测量领域， 并具体公开 了一种激光与液体相互作用的电离击穿阈值测 量方法及装置， 其包括如下步骤： 将超短脉冲激 光聚焦于待测透明液体中， 然后从小到大调节超 短脉冲激光的入射平均功率； 同时， 测量超短脉 冲激光在 待测透明液体中聚焦以后的出射功率； 以入射平均功率作为横轴， 出射功率作为纵轴绘 制散点图， 该散点图中随着入射平均功率的增大 会出现出射功率的突降点， 该突降点对应的入射 平均功率即为超短脉冲激光击穿透明液体的电 离阈值。 本发 明可方便地测量出短脉冲激光击穿 透明液体的电离阈值， 对于实验探究超短脉冲激 光在透明液体中的电离机理以及等离子体形成 机理有着重要意 义。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114544598 A 2022.05.27 CN 114544598 A 1.一种激光与液体相互作用的电离 击穿阈值测量方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 将脉冲激光聚焦于待测透明液体中， 然后从小到大调节脉冲激光的入射平均功率； 同 时， 测量脉冲激光在待测透明液体中聚焦以后对应的出射功 率； 由于入射平均功 率较小时， 透明液体未被击穿， 因此透明液体对脉冲激光的吸收系 数保持不变， 出射功率和入射平均 功率同步增加； 当脉冲激光增大到电离阈值时， 随着等离子体的产生， 吸收系数发生突变， 出射功率发生突 降， 该突降点对应的入射平均功率即为脉冲激光击穿透明液体的电离阈 值。 2.如权利要求1所述的激光与 液体相互作用的电离击穿阈值测量方法， 其特征在于， 调 节脉冲激光的入射平均功率时， 每次增大的功率 值为0.02W～0.1W。 3.如权利要求1所述的激光与 液体相互作用的电离击穿阈值测量方法， 其特征在于， 调 节脉冲激光的入射平均功率时， 前期保持较小的功率增量， 突降点以后采用较大 的功率增 量。 4.如权利要求1所述的激光与 液体相互作用的电离击穿阈值测量方法， 其特征在于， 所 述脉冲激光 为超短脉冲激光。 5.如权利要求1所述的激光与 液体相互作用的电离击穿阈值测量方法， 其特征在于， 在 脉冲激光聚焦点的正后方测量出射功率， 且在整个过程中保持测量 位置和角度不变。 6.如权利要求1 ‑5任一项所述的激光与液体相互作用的 电离击穿阈值测量方法， 其特 征在于， 以入射平均 功率作为横轴， 出射功率作为纵轴绘制散点图， 该散点图中随着入射平 均功率的增大会出现出射功 率的突降点， 该突降点对应的入射平均 功率即为脉冲激光击穿 透明液体的电离阈值。 7.一种用于实现如权利要求1 ‑6任一项所述电离击穿阈值测量方法的电离击穿阈值测 量装置， 其特 征在于， 包括激光器(2)、 聚焦透 镜(1)和功率计(5)， 其中： 所述激光器(2)、 聚焦透镜(1)、 待测透明液体(4)和功率计(5)依次同轴设置； 所述激光 器(2)用于发出脉冲激光， 所述聚焦透镜(1)用于将脉冲激光聚焦到待测透明液体(4)中， 所 述功率计(5)用于测量脉冲激光在待测透明液体(4)中聚焦以后的出射功率。 8.如权利要求7所述的电离击穿阈值测量装置， 其特征在于， 所述激光器(2)的功率可 调且可以读数。 9.如权利要求7或8所述的 电离击穿阈值测量装置， 其特征在于， 测量装置封 闭在箱体 (6)里， 该箱体(6)包括多块组合在一 起的遮光板 。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114544598 A 2一种激光与液体相互作用的电离击穿阈值测量方 法及装置 技术领域 [0001]本发明属于击穿阈值测量领域， 更具体地， 涉及一种激光与液体相互作用的电离 击穿阈值测量方法及装置 。 背景技术 [0002]光与物质之间的相互作用被广泛用于激光加工等许多领域， 超短脉冲的产生对激 光的传输有着深远的影响。 当高功率激光脉冲聚焦到透明介质中时， 只要超过特定的辐照 阈值， 就会以高密度形成 自由电子。 当自由电子的密度超过1018‑1020/cm3时， 介质的吸收系 数会突然上升， 变得对激光辐射不透明。 这是由于形成了致密的、 光学吸收的等离子体， 这 一过程被称为 光学击穿或激光 诱导等离子体形成。 [0003]激光诱导等离子体形成有着由于许多重要的应用， 如受激拉曼散射、 等离子体波 导、 高次谐波产生、 等离子体加速器、 玻璃 微加工和海洋 学声波产生。 除此之外， 其在医学上 也得到了广泛的应用， 例子有眼科显微手术、 激光碎石术和血 管成形术。 [0004]实验中， 光学击穿阈值被定义为， 一个激光脉冲 内产生等离子体发光时所对应的 脉冲输入能量。 该阈值的探讨和测定对于研究激光诱导等离子体产生的机理有着重要的意 义。 然而， 由于刚达到光学击穿时， 所形成的等离子体大多十 分微小， 视觉上难以观察。 目前 人们很难找到一个合适的实验方法来测定该阈值， 这极其不利于后续技术的进步以及相关 学科的发展。 发明内容 [0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求， 本发明提供了一种激光与液体相互作用的 电离击穿阈值测量方法及装置， 其目的在于， 实现电离阈值的测量， 解决发生光学击穿时， 所形成的等离 子体大多十分微小， 视 觉上难以观察的问题。 [0006]为实现上述目的， 按照本发明的一方面， 提出了一种激光与液体相互作用的电离 击穿阈值测量方法， 包括如下步骤： [0007]将脉冲激光聚焦于待测透明液体中， 然后从小到大调节脉冲激光的入射平均功 率； 同时， 测量脉冲激光在待测透明液体中聚焦以后对应的出射功 率； 由于入射平均 功率较 小时， 透明液体未被击穿， 因此透明液体对脉冲激光的吸收系数保持不变， 出射功 率和入射 平均功率同步增加； 当脉冲激光增大到电离阈值时， 随着等离子体的产生， 吸收系数发生突 变， 出射功率发生突降， 该突降点对应的入射平均功率即为脉冲激光击穿透明液体的电离 阈值。 [0008]作为进一步优选的， 调节脉冲激光的入射平均功率时， 每次增大的功率值为0.02W ～0.1W。 [0009]作为进一步优选的， 调节脉冲激光的入射平均功率时， 前期保持较小的功率增量， 突降点以后采用较大的功率增量。 [0010]作为进一 步优选的， 所述脉冲激光 为超短脉冲激光。说　明　书 1/4 页 3 CN 114544598 A 3