周期量級極端超快強雷射非線性成絲新效應研究

《周期量級極端超快強雷射非線性成絲新效應研究》是依託江蘇師範大學，由王占新擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：周期量級極端超快強雷射非線性成絲新效應研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王占新
• 依託單位：江蘇師範大學

項目摘要

飛秒強雷射與透明物質相互作用時，一個重要的現象是長距離的成絲。這種現象產生的主要原因是介質非線性引起的光自聚焦效應與一些散焦效應的動態平衡。近十年來，由於在大氣污染物監測、雷射引雷以及光脈衝自壓縮等領域的潛在套用，飛秒雷射成絲現象一直是國際上十分活躍的研究領域。然而，一些關於成絲機理的基本問題仍然存在爭議。本項目重點探索兩方面問題。一是少周期甚至單周期雷射脈衝成絲時存在一些特有的新奇現象或效應，例如分離的紫外超連續譜等，並探索少周期脈衝與多周期脈衝成絲的異同之處；二是結合不同電離模型和實驗結果，探索光絲中的主要散焦機制以及光絲中電漿通道的作用，我們希望通過一些理論和實驗研究證明電漿是主要的散焦機制。在此基礎上，初步實驗探索飛秒強雷射長距離成絲現象在人工降雨等方面的套用。

結題摘要

強場飛秒雷射脈衝在透明介質中傳輸引起的成絲現象是近年來強場雷射物理領域的一個研究熱點，具有許多潛在的套用價值。飛秒雷射脈衝在透明介質中傳輸時，能夠引起介質的高階非線性效應，從而引發雷射脈衝在介質中的自聚焦效應；當雷射脈衝峰值強度增大到一定程度時，能夠引發介質的較強電離，產生的低密度電漿能對雷射脈衝產生散焦效應。通常認為這種非線性自聚焦效應與電漿散焦效應的動態平衡，導致雷射脈衝在透明介質中的長距離自導傳輸。飛秒雷射脈衝在透明介質中的傳輸是超快強場雷射物理領域的重要研究課題之一，它涉及到各種雷射電離機制、非線性傳輸效應等問題的研究，具有重要的科學意義和潛在套用價值。 本項目結合飛秒成絲領域的一些新的熱點問題和一些最新的科學進展，進行了一系列研究工作。主要內容如下：（1）研究了飛秒厄米—高斯雷射在氬氣中傳播的動力學過程和光絲間的相互作用效應，該結果可以幫助人們理解為什麼很難通過多絲之間的熔合來為單絲補充能量。(2) 研究了飛秒雷射在非均勻密度氬氣中傳播和成絲的動力學過程。(3) 利用數值模擬的方法在理論上對飛秒雷射誘導水凝結和降雪過程中產生的氣流運動進行了解釋, 成功模擬了不同飛秒雷射斬波頻率對氣流運動的影響，結果也表明飛秒雷射的具體加熱方式對氣流的影響非常顯著。(4) 研究了飛秒雷射在氬氣中成絲時，高階克爾效應所扮演的主要角色。