超短強激光脈沖成絲間的相互作用對光絲傳播過程及其非線性效應影響的研究.pdf

1、超短強激光脈沖在空氣介質(zhì)中傳播時，由于空氣的非線性克爾自聚焦效應和等離子體的自散焦效應之間的動態(tài)平衡，將在空氣中形成類似波導傳輸?shù)墓饨z通道，具有能量穩(wěn)定和單模光斑的優(yōu)點。但是，由于實驗條件以及環(huán)境的印象，光絲若想實現(xiàn)類似波導的遠距離傳輸，需要非常高的激光功率和穩(wěn)定的大氣環(huán)境，這一因素大大限制了其應用的廣泛性。近年來研究發(fā)現(xiàn)，光絲間的非線性強相互作用可用于調(diào)控光絲的傳播過程，保持其能量穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r有效增長其傳播距離；另外，期間產(chǎn)生的三次

2、諧波能量也將隨之大幅提高。這對于強激光脈沖的長距離傳輸和紫外光源的開拓發(fā)展都將有著重要的實際應用意義。本文以飛秒光絲為研究對象，針對光絲間的強相互作用，對光絲傳播過程、三次諧波能量轉(zhuǎn)化效率提高以及所產(chǎn)生的多維波導效應進行了詳細研究。具體的工作可分為以下幾個部分：
　　 ⑴將光絲間的強相互作用應用到對光絲傳播距離的控制中，實現(xiàn)了飛秒光絲傳輸距離的有效延長和三次諧波能量轉(zhuǎn)換效率的大幅提高（約兩個數(shù)量級）。實驗中，通過改變非共線光絲的

3、夾角、強度對比度以及相對偏振關(guān)系等實驗參數(shù)，可以有效調(diào)控三次諧波的能量轉(zhuǎn)化過程。此外，這一技術(shù)也可應用于周期量級飛秒激光的成絲過程，有效實現(xiàn)寬帶三次諧波能量的增強。這一結(jié)果對紫外波段周期量級飛秒激光脈沖的獲得提供了新型有效的方法。
　　 ⑵通過調(diào)節(jié)光絲相互作用區(qū)域處的時間空間重合，獲得了波長量級的等離子體通道陣列的形成。實驗中，通過調(diào)節(jié)飛秒光絲間的非共線結(jié)構(gòu)，可以有效調(diào)節(jié)等離子體通道芯徑的大小及其空間分布，使其出現(xiàn)類似于光子晶體