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单色超快激光成丝产生太赫兹辐射机理

1 单色超快激光与气体介质作用成丝辐射太赫兹波的机制

相比太赫兹光整流和光导天线太赫兹源的方法, 超快激光与气体介质作用成丝产生太赫兹波的方法不受介质损伤阈值的限制, 使用起来更加方便。目前超快激光成丝产生太赫兹波主要是, 通过单色激光场与气体介质相互作用和双色激光场与气体介质相互作用, 这两种方法产生太赫兹波的机理各不相同，用单色超快激光场与气体介质作用形成等离子体产生太赫兹波的装置, 实验中使用0.8μm波长的飞秒激光通过聚焦透镜Lens(f1)形成等离子拉丝, Z终辐射出径向偏振的太赫兹波；另外四波混频模型产生太赫兹辐射的一般实验装置图, 实验中同样使用0.8μm波长的线偏振飞秒激光作为基频的激发光, 二倍频偏硼酸钡晶体(BBO)用于产生二倍频激光即0.4μm波长激光, 飞秒激光依次通过聚焦透镜Lens(f2)和BBO, 与气体介质相互作用产生等离子体拉丝, Z终得到线偏振太赫兹波。

2 提高太赫兹辐射效率的若干方法

单色超快激光与气体介质作用产生太赫兹辐射效率的提高有很多方法, 在单色激光诱导形成拉丝的基础上, 可以通过在拉丝周围外加纵向电压、外加横向电压、双拉丝等方法获得更强的太赫兹波。这些方法不需要复杂的光学元件和光学晶体, 不需脉冲之间的精确对齐或相位调整, 因此这些方法可以运用到更多的太赫兹技术应用中。除此以外, 这种简单装置产生的太赫兹源可以被放置在远距离目标上, 能够有效解决太赫兹波在远距离传输中空气中水蒸气对太赫兹波吸收严重这一问题, 可以为接下来更多的探究奠定一定的基础。

2.1 在拉丝周围外加纵向电压提高太赫兹波的辐射效率

对于纯粹的渡越-切仑科夫辐射, 拉丝内部激光脉冲形成的有质动力产生了一个静电场, 外加纵向电场可以与该静电场叠加, 达到增大太赫兹辐射的效果。在单色激光诱导的拉丝上加纵向电压, 即利用脉冲能量一定的单色激光, 通过聚焦形成等离子体拉丝, 并利用两个尺寸不同的电极给拉丝两端加上横向电压。在拉丝周围外加纵向电场可以使太赫兹波的能量增大三个数量级, 增大之后的太赫兹波的偏振状态和不加电场时的状态是一样的; 在拉丝周围外加横向电场的方法同样可以使得太赫兹波能量增加三个数量级, 但增强后的太赫兹脉冲的辐射角度和偏振状态均有一些改变。

2.2 产生单色场双拉丝来提高太赫兹波的辐射效率

在单色激光诱导形成拉丝的基础上, 采用双拉丝的方法可以使得太赫兹辐射增大一个数量级, 增强后的太赫兹波的发散角度和偏振状态都有所改变, 即通过使用了两条飞秒激光脉冲, 分别在空气中形成两条重叠的拉丝, 并认为diyi个和第二个脉冲分别经过渡越-切仑科夫辐射产生太赫兹波, 然而有趣的是, Z后产生的太赫兹信号比两个脉冲单独形成的太赫兹波信号相加的和至少大了一个数量级。这种方法一般适用于初始光的强度较弱的情况, 当初始光过强时反而不能增强, 即如果通过产生单色场双拉丝的方法来提高太赫兹波的辐射效率, 那么对于初始光要有一定的限制, 具体的限制需要根据实验装置的参数来定。对比之前的放射状偏振, 放大后的太赫兹波几乎是严格线性偏振的, 其偏振方向并不依赖激光脉冲的偏振状态, 它Z大的辐射强度沿着激光传播的方向。

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提高采收率的机理和原理可以涉及多个因素，以下是一些常见的机理和原理：

1.驱替作用：原油常与水或气体共存于油藏中，通过注入驱替剂（如水、气体或化学物质），可以改变油水或油气相的相互作用力，从而促使原油向井口移动。这种驱替作用可以提高采收率。

2.降低油相黏度：原油在油藏中的黏度较高，阻碍了其流动性。通过注入一些化学剂或改变油藏的温度，可以降低原油的黏度，使其更易流动，提高采收率。

3.提高油藏有效压力：通过增加井底压力，例如通过注入驱替剂或通过压裂等方法，可以提高油藏中的有效压力。这将推动原油向井口方向移动，增加采收率。

4.油藏物理性质改造：通过物理处理或化学处理，可以改变油藏中的物理性质，例如改变孔隙结构、增加渗透率、改变相渗流规律等，以提高原油的流动性和采收率。

5.油藏压力维持：通过注入压力维持剂，如气体或聚合物，可以维持油藏中的压力，防止油井过早进入低压采油阶段，从而提高采收率。

核磁共振技术在提高采收率中的应用

核磁共振技术（NMR）在混相驱过程中可以发挥重要作用，有助于提高采收率。核磁共振技术基于油藏岩石中的核磁共振现象，可以提供有关原油和岩石孔隙中流体分布和性质的信息。

CO2混相驱替过程T2谱