[发明专利]飞秒激光等离子体通道干涉图相位和电子密度提取方法

权利要求书

1.一种飞秒激光等离子体通道干涉图相位和电子密度提取方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①用CCD相机拍摄无等离子体时探针光的背景干涉光强图I_bg(i，j)和有等离子体时探针光的等离子体通道干涉光强图I(i，j)；

②干涉图滤波去噪：

将所述的等离子体通道干涉光强图进行快速傅里叶变换获得等离子体通道频域信息，滤掉该等离子体通道频域信息中的高频信号，减少系统的噪声干扰，获得去噪后的等离子体通道干涉光强图I_f(i，j)；

③对所述的去噪后等离子体通道干涉光强图I_f(i，j)寻找明暗条纹位置：

逐行寻取去噪后的等离子体通道干涉光强图I_f(i，j)中的波峰和波谷并记录其位置获得等离子体通道明暗条纹位置图A(i，j)；

④从所述的等离子体通道明暗条纹位置图A(i，j)计算出等离子体通道相位差空间分布P(i，j)；

⑤用上述步骤②至④同样的方法，对所述的背景干涉光强图I_bg(i，j)进行处理，得到无等离子体时的背景相位差空间分布P_bg(i，j)；

⑥将第④的等离子体通道相位差的空间分布P(i，j)扣除第⑤步的背景相位差空间分布P_bg(i，j)，获得扣除背景后的相位差空间分布图P₀(i，j)；

⑦将所述的扣除背景后的相位差空间分布图P₀(i，j)去噪：

再次使用快速傅里叶变换的方法对所述的扣除背景后的相位差空间分布图P₀(i，j)滤波去噪，得到平滑的相位差空间分布图P_0f(i，j)；

⑧将所述的平滑的相位差空间分布图P_0f(i，j)的相位差分布对称化，获得对称的相位差分布图P_s(i，j)；

⑨使用阿贝尔变换方法对所述的对称的相位差分布图P_s(i，j)进行处理，获得等离子体通道电子密度分布图。

2.根据权利要求1所述的飞秒激光等离子体通道干涉图相位和电子密度提取方法，其特征在于所述的干涉图滤波去噪的具体方法为：

①将CCD相机所拍摄的等离子体通道干涉光强图用二维矩阵I(i，j)表述并称为二维干涉光强矩阵，其中i＝1，2，...，M；j＝1，2，...，N，储存，矩阵行值i和列值j对应CCD像素点位置，M，N分别对应CCD相机行向和列向像素点数目，其中(i，j)为干涉场坐标，该I(i，j)的矩阵元值对应该像素点的干涉光强值；

②将所述的二维干涉光强矩阵I(i，j)经二维快速傅里叶变换，得到频谱矩阵I_ω(i，j)，该频谱矩阵I_ω(i，j)中包含高频噪声成分和低频干涉光强成分，使用二阶巴特沃斯低通滤波器滤去其中的高频噪声成分，该二阶巴特沃斯低通滤波器的放大率G和频率ω关系如下：

G(ω)=11+(ω/ωc)4,]]>

式中：ω_c为截止频率，单位为弧度每秒(rad/s)，通过设置ω_c的大小，去除频率大于ω_c的高频噪声，只保留所需要的干涉光强变化低频信息，得到滤波后的频谱矩阵I_ωf(i，j)；

③对所述的滤波后的频谱矩阵I_ωf(i，j)进行傅里叶逆变换，还原得到去噪后的等离子体通道干涉光强分布矩阵I_f(i，j)。