渦旋強飛秒雷射脈衝在空氣中非線性傳輸特性研究

《渦旋強飛秒雷射脈衝在空氣中非線性傳輸特性研究》是依託華僑大學，由林志陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：渦旋強飛秒雷射脈衝在空氣中非線性傳輸特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：林志陽
• 依託單位：華僑大學

項目摘要

飛秒雷射脈衝在空氣中非線性傳輸所成的光絲，具有遠程探測等方面的套用價值，也是研究強光場與原子分子相互作用的獨特通道。目前，成絲基本物理圖像雖已逐漸清晰，但仍存在高階克爾效應是否可以忽略等爭議，而有效調控光絲的形態和時空分布則是其套用價值得以實現的關鍵。在本項目中，利用具有特殊相位分布和攜帶特定光子軌道角動量的渦旋飛秒光束，突破以往通常只研究渦旋光束在非線性傳輸過程中結構穩定性的局限，我們擬系統研究渦旋飛秒光束在空氣中的絲化現象及其誘導的超連續譜隨功率、拓撲荷等光場參數變化的演化規律，有望獲得比普通飛秒光束更遠距離的雷射成絲和更寬的超連續譜，並通過驅動光場實現對光絲形態和時空分布的操控，進而基於強場分子電離理論，研究絲中強光場下的分子電離動力學，揭示電漿的產生機制和影響其時空演化的因素，獲得對飛秒雷射成絲物理圖像更為深入而全面的認識。

結題摘要

本項目擬研究渦旋飛秒光束在空氣中的傳輸特性。在本項目資助下，我們首先從理論上獲得了渦旋光束傳輸至遠場端的相關特性（如光強、偏振度和相干度等），發現了在傳輸距離足夠遠時其光強分布會演變成類高斯分布。 在項目執行過程中，受限於渦旋飛秒光束的光強，我們將實驗重點集中於如何提高渦旋飛秒光束光強以及更好理解強場電離動力學這兩方面。所取得的主要進展如下： 1、我們發現在雷射系統內用非對稱拉曼晶體可使雷射線性偏振化得到最佳化統一，而採用緊湊平凹腔結構可提高晶體的光強轉化效率。同時，利用反饋波前技術對光束進行整形，可以有效控制光經過介質後的偏振分布。 2、我們系統研究了中紅外波段Xe原子電離產率隨光強的變化規律。結合理論計算，我們獲得了可有效且精確描述強場電離的理論模型，並確認可利用該模型更好地標定出長波長雷射脈衝絕對光強。 3、利用量子化修正的半經典模型，我們確認了在中紅外波段強場電離實驗中發現的呈現出特別波長依賴關係的低能結構與電子隧穿過程中的非絕熱效應有關。