飛秒激光脈沖在透明介質(zhì)中的成絲現(xiàn)象是近年來強場激光物理領(lǐng)域的一個研究熱點，在高次諧波、強場電離、太赫茲產(chǎn)生以及遠程遙感等眾多研究領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。飛秒激光脈沖在介質(zhì)中傳輸時，能夠引起介質(zhì)的非線性效應(yīng)，從而引發(fā)激光光束在介質(zhì)中的自聚焦效應(yīng);當脈沖的峰值強度增大到一定程度時，能夠引發(fā)介質(zhì)的電離，產(chǎn)生的等離子體通道對激光光束產(chǎn)生散焦效應(yīng)。這種自聚焦效應(yīng)與散焦效應(yīng)的動態(tài)平衡，導致了激光光束在介質(zhì)中保持長距離的高強度傳輸。為了獲得更長的激光光絲，不同的手段被用于實現(xiàn)激光成絲長度的延長。通常情況下，光絲的長度是與輸入脈沖的能量直接相關(guān)的。利用單脈沖能量大于5mJ的激光輸入，光絲已經(jīng)被延長到了超過2米的長度。然而，利用能量有限的飛秒激光脈沖延長成絲長度的手段依然十分有限。
武漢光電國家實驗室陸培祥教授領(lǐng)導的超快激光研究團隊針對脈沖能量有限情況下的成絲問題，提出了一種能夠有效增加光絲長度的方案。在本方案中，初始的準直激光光束被輸入到一臺空間相位調(diào)制器中，通過對其空間振幅和相位的調(diào)制，準直光束被轉(zhuǎn)換成了多焦距光束。利用這種調(diào)制手段，激光光束的傳輸特性受到了嚴格的控制，在多個不同的距離上實現(xiàn)了聚焦。脈沖能量有效地分布在了光絲的不同位置，從而實現(xiàn)了等離子體通道的延長。仿真計算表明，僅僅利用2mJ能量的脈沖，多焦距光束產(chǎn)生的光絲相比起常見的單焦距方案被增長了一倍，達到了接近1米的長度。通過調(diào)節(jié)空間相位調(diào)制器，可以很簡便地改變光絲的長度和距離。與此同時，增長的等離子體通道還會導致自相位調(diào)制效應(yīng)的積累，獲取帶寬更大的超連續(xù)譜輸出。這一研究成果為超快光學、強場物理的研究提供了有效的工具。
2016年2月22日，研究成果“基于多焦距光束延長飛秒激光成絲長度的研究”(Extending plasma channel of filamentation with a multi-focal-length beam)發(fā)表在Optics Express24, 4, 4029-4041 (2016)上。
該項工作得到了國家自然科學基金(11574101，11204095，11234004，61275126)的資助。
圖 (a)多焦距光束的峰值強度 (b)等離子體濃度及光通量 (c)在傳輸過程中的變化情況
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導讀
關(guān)注我們
