空气中飞秒激光自聚焦等离子体通道的电导特性

 通过电学探测法,采用不同焦距的聚焦透镜,在不同激光能量、不同极性外加电压的条件下,对大气中的飞秒激光自聚焦等离子体电离通道特性进行了实验研究。发现激光脉冲经不同焦距的聚焦透镜作用后均存在较长的电离通道,通道的等效电阻率有所变化,通常电阻率的最大值出现在透镜的几何焦点附近,并且焦距越长,此电阻率的局部峰值点离几何焦点位置越近。在外加不同极性电压时,自由电子受到所加静电场作用力、洛仑兹力以及有质动力的共同作用。焦点前,通道电流变化不明显,加正向电压产生的电流略微大于加负向电压时的电流;焦点后则是加负向电压产生的电流大于加正向电压时的电流。     

空气中飞秒激光自聚焦等离子体通道的电导特性

通过电学探测法,采用不同焦距的聚焦透镜,在不同激光能量、不同极性外加电压的条件下,对大气中的飞秒激光自聚焦等离子体电离通道特性进行了实验研究。发现激光脉冲经不同焦距的聚焦透镜作用后均存在较长的电离通道,通道的等效电阻率有所变化,通常电阻率的最大值出现在透镜的几何焦点附近,并且焦距越长,此电阻率的局部峰值点离几何焦点位置越近。在外加不同极性电压时,自由电子受到所加静电场作用力、洛仑兹力以及有质动力的共同作用。焦点前,通道电流变化不明显,加正向电压产生的电流略微大于加负向电压时的电流;焦点后则是加负向电压产生的电流大于加正向电压时的电流。     

飞秒激光空气等离子体通道的吸收和辐射特性

研究了飞秒激光诱导单个空气等离子体通道的吸收和辐射特性,给出了等离子体通道吸收系数的解析表达式,并理论推导出了辐射能流率的表达式。与TOPS不透明度数据库查表方法比较,两种方法计算结果符合得很好。分析了吸收和辐射参量对入射激光参量的依赖关系。计算了中心波长800nm,脉宽40fs的飞秒激光空气等离子体通道的吸收和辐射参量的典型数值。结果表明,成单丝情况下等离子体通道的Rosseland吸收系数为0.0270cm-1,辐射能流率为7.87×1010W/m2;窄脉宽长波长的入射激光有利于生成吸收小辐射强的等离子体通道。     

1kHz飞秒激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程

利用高重复频率(１kHz)、低能量的飞秒激光脉冲研究激光脉冲在空气中传输成丝的演化过程.采用成像的方法观测飞秒激光脉冲在大气传输过程中光束截面上光强分布变化，以及大气等离子体通道对光强分布的反作用.实验结果表明，激光脉冲在传输过程中先形成双丝结构，再逐渐合并成单丝结构.实验结果与利用非线性薛定谔方程耦合多光子电离的数值模拟结果基本一致. 关键词： 飞秒激光脉冲 等离子体通道 成像     

超短脉冲激光产生等离子体通道寿命研究

利用强飞秒激光在大气中产生等离子体通道内带电粒子的动力学模型,综合考虑二体吸附、三体吸附、离解和复合等因素,分析后续激光退吸附作用对等离子体通道寿命的影响,给出有效延长通道寿命的后续激光控制参量。计算表明,选择不同的激光注入形式和注入时间,对通道寿命的延长有着不同的效果,适当优化的激光可以延长通道寿命达25 s以上。     

超短脉冲激光产生等离子体通道寿命研究

利用强飞秒激光在大气中产生等离子体通道内带电粒子的动力学模型,综合考虑二体吸附、三体吸附、离解和复合等因素,分析后续激光退吸附作用对等离子体通道寿命的影响,给出有效延长通道寿命的后续激光控制参量。计算表明,选择不同的激光注入形式和注入时间,对通道寿命的延长有着不同的效果,适当优化的激光可以延长通道寿命达25 s以上。     

空气中激光等离子体通道的荧光探测和声学诊断两种方法的比较实验研究

使用荧光探测和声学诊断两种方法，对超强飞秒激光脉冲在空气中传输形成的等离子体通道同时进行了测量.两种方法都很好地反映了等离子体通道的演化过程.对两种方法的比较研究发现，声学诊断相对于荧光探测方法来说，具有较高的灵敏度和空间分辨能力，实验装置也更简单，更适宜于等离子体通道的常规测量. 关键词： 强飞秒激光等离子体通道 荧光探测 声学诊断     

激光啁啾对激光等离子体细丝传输的影响

对不同啁啾状态下的飞秒激光在大气中的成丝过程进行了研究.实验研究发现成丝状况及其演化与初始激光脉冲的啁啾状态密切相关，适当的负啁啾有利于激光的成丝传输.当初始激光脉冲的啁啾量不断变大时，激光脉冲在大气中的成丝起点位置会逐渐变远.还研究了初始脉冲啁啾量对使用聚焦透镜产生的细丝的影响，发现其与自由传输情况具有相似的变化规律. 关键词： 飞秒激光等离子体通道 脉冲啁啾     

Compton散射下超强激光等离子体通道的演化

应用多光子非线性Compton散射模型、空间动态补偿模型、非线性薛定谔方程和数值模拟方法,研究了Compton散射对超强飞秒激光等离子体中通道的影响,提出了将Compton散射光作为形成等离子体通道的新机制,给出了超强飞秒激光脉冲在等离子体中传播和电子密度随时间变化的非线性修正方程,并进行了数值模拟。并研究发现：散射使等离子体中电子密度峰值增大1个量级,半径增大1mm。激光最大功率密度被限制在1018W/m2以下,随传输距离增大缓慢衰减。传输初始阶段,单脉冲衰减能量较散射前增大2%,之后衰减较平缓。通过增加超强飞秒激光脉冲输入功率,能有效地增加电子密度峰值,有利于等离子体通道的形成。并对所的结论给出了初步物理解释。     

Compton散射下超强激光等离子体通道的演化

应用多光子非线性Compton散射模型、空间动态补偿模型、非线性薛定谔方程和数值模拟方法,研究了Compton散射对超强飞秒激光等离子体中通道的影响,提出了将Compton散射光作为形成等离子体通道的新机制,给出了超强飞秒激光脉冲在等离子体中传播和电子密度随时间变化的非线性修正方程,并进行了数值模拟.研究发现:散射使等离子体中电子密度峰值增大1个量级,半径增大1 mm.激光最大功率密度被限制在10~(18)W/m~2以下,随传输距离增大缓慢衰减.传输初始阶段,单脉冲衰减能量较散射前增大2%,之后衰减较平缓.通过增加超强飞秒激光脉冲输入功率,能有效地增加电子密度峰值,有利于等离子体通道的形成.并对所的结论给出了初步物理解释.     

飞秒激光等离子体通道传导能量特性的研究进展

基于强飞秒激光诱导等离子体通道的基本性质,分析了等离子体通道在传导电能和射频电磁能时的一些基本问题。综述了飞秒激光等离子体通道传输电能和电磁能方面的新概念和新技术,重点描述了该领域近几年所取得的一些理论及应用的最新成果。最后,展望了飞秒激光等离子体通道在传导能量技术领域中的发展趋势。     

Enhanced laser-induced plasma channels in air

Plasma is a significant medium in high-energy density physics since it can hardly be damaged. For some applications such as plasma based backward Raman amplification(BRA), uniform high-density and large-scale plasma channels are required. In the previous experiment, the plasma transverse diameter and density are 50–200 μm and 1–2 × 10~(19)cm~(-3),here we enhance them to 0.8 mm and 8 × 10~(19)cm~(-3), respectively. Moreover, the gradient plasma is investigated in our experiment. A proper plasma gradient can be obtained with suitable pulse energy and delay. The experimental results are useful for plasma physics and nonlinear optics.     

大气中激光等离子体通道寿命的延长及测量分析

介绍了一种反卷积方法.利用该方法分析了实验中测得的等离子体通道的光电信号特征，获 得了空气中等离子体通道的真实寿命.还证明了利用双脉冲激光结构，可以将等离子体寿命 延长近5倍. 关键词： 反卷积 大气激光等离子体通道 等离子体寿命     

超短超强脉冲激光产生的电离通道的存活性态分析

用摄动理论对超短超强脉冲激光产生的电离通道进行了研究.得出了在复合、吸附、退吸附作用影响下，电离通道在不同演化时期，各种带电粒子密度的渐近表达式.揭示了各种作用对通道存活性态的影响. 关键词： 密度 激光脉冲 等离子体通道 摄动     

超短超强脉冲激光在空气中产生的电离通道的寿命研究

对超短超强激光脉冲在大气中传播时形成的电离通道的寿命进行了理论研究.综合考虑了通道中自由电子，正离子，负离子的复合，自由电子和中性分子的吸附以及在后续 激光作用下的退吸附过程.推导出了退吸附激光强度恒定时通道中带电离子密度的速率方程 的解析解.计算结果表明，通过引入退吸附激光抑制电子和中性分子的吸附作用能够在微秒 的时间尺度上将电子密度维持在10¹²—10¹³cm^-3的水平，在相同的波长 和平均功率下，短脉冲序列的退吸附效果要略好于连续激光 关键词： 等离子体通道 复合 吸附 退吸附 寿命     

Nonlinear propagation of an intense Laguerre–Gaussian laser pulse in a plasma channel

The nonlinear propagation of an intense Laguerre–Gaussian(LG) laser pulse in a parabolic preformed plasma channel is analyzed by means of the variational method. The evolution equation of the spot size is derived including the effects of relativistic self-focusing, preformed channel focusing, and ponderomotive self-channeling. The parametric conditions of the LG laser pulse and plasma channel for propagating with constant spot size, periodically focusing and defocusing oscillation,catastrophic focusing, and solitary waves are obtained. Compared with the laser pulse with fundamental Gaussian(FG)mode, it is found that the effect of vacuum diffraction is reduced by half and the effects of relativistic and wakefield focusing are decreased by a quarter due to the hollow transverse intensity profile of the LG laser pulse, while the effect of channel focusing is the same order of magnitude with that of the FG laser pulse. Thus, the matched condition for the intense LG laser pulse with constant spot size is released obviously, while the parameters of the laser and plasma for the existence of solitary waves nearly coincide with those of the FG laser pulse.     

Generation of third harmonic emission in propagation of femtosecond laser pulses in air

The main characteristics of the third harmonic emission generated by femtosecond laser pulses propagating in air are investigated by numerically solving the coupled nonlinear Schr?dinger equations. Strong third harmonic emission is observed with a maximum conversion efficiency as high as 0.43%. The on-axis phase difference between fundamental beam and third harmonic is investigated. The result is in good agreement with the phase-locking mechanism. Dependence of the conversion of third harmonic emission on focusing conditions is also studied. The results are also compared with those of experiments.     

空气中激光等离子体通道导电性能的研究

超强飞秒激光在大气中传输时，可以形成很长的等离子体通道.对通道电阻率和测量电极与等离子体通道间的接触电阻进行了测量，并对影响等离子体通道电阻率的主要因素进行了研究分析.提出减小等离子体通道电阻的方案. 关键词： 等离子体通道 电阻率 接触电阻