[00117608]超快激光成丝现象中多丝控制技术的研究

本项目对超快激光成丝现象中多丝控制技术进行了研究,探讨了各种非线性光学效应对多丝分布的影响。实验和理论设计出了合理的控制方案,实现光丝长度、空间分布、激光强度和等离子体浓度等品质参数的优化,为多丝控制技术提供坚实的物理基础。本项目完成了预期目标,其研究结果为成丝现象中多丝控制技术提供了宝贵的经验与参考价值,具体工作和创新点总结如下: 1、由麦克斯韦方程组推导非线性传输方程,全面描述各种线性和非线性光学效应的综合作用,揭示超快激光成丝非线性传输的规律。并且建立数值模拟方法,系统地模拟各种线性、非线性光学过程在不同激光参数、环境参数下对成丝动力学传输过程的影响,总结超快激光成丝非线性传输的基本物理机制。 2、提出了利用轴锥镜来控制多丝的方法。通过实验和数值模拟研究了超短脉冲激光在空气中经过轴锥镜不同功率下产生的成丝情况。随着入射功率的提高,成丝长度线性的提高,甚至可以超过轴锥镜本身的有效焦深长度。理论模拟很好的验证了实验现象,并且发现了在非线性情况下超短激光脉冲经过轴锥镜之后将发生脉冲压缩的现象,入射光脉冲由原来的50fs最短可以压缩到32fs。 3、提出了用轴锥镜阵列来进行多丝的控制。理论研究结果表明入射光束经过轴锥镜阵列产生的光丝分布与轴锥镜阵列的排列是一致的。每一个轴锥镜将产生一个相互平行的单丝,合理控制相邻轴锥镜之间的距离,可以较好地控制光丝之间的距离,避免多丝之间的相互联系和能量竞争,并使多丝按照预想的空间图样排布。既达到了多丝空间分布的有序稳定,又达到了使多丝长度延长的控制目的。基于轴锥镜阵列控制多丝的方法可以更好地实现在微波通道、白光阵列、与THz的产生等方面的应用。