Aug 14, 2023Остави съобщение

Напредък в атмосферната филаментация чрез високочестотен фемтосекунден лазер в Шанхайския институт за оптични машини

Наскоро изследователски екип от Държавната ключова лаборатория по лазерна физика на силно поле,Шанхайски институт по оптика и прецизни машини, Китайската академия на науките, откри феномена, че колкото по-висока е честотата на повторение на лазера, толкова по-висок е оптичният интензитет на нишката в процеса на високочестотна mJ-мащабна фемтосекундна лазерна филамация и атмосферна филамация, и представи фемтосекундна лазерна атмосферна филамация ефект на натрупване на импулси, базиран на "дупката с ниска плътност". Представено е физическо изображение на ефекта на натрупване на импулс на атмосферна филаментация, базиран на „дупки с ниска плътност“. Свързаният документ е публикуван вВисокомощни лазерни науки и инженерство.

 

С бързото развитие на kHz и дори 100kHz високочестотни фемтосекундни лазери, високочестотната фемтосекундна лазерна атмосферна филамация предоставя безпрецедентни възможности за лазерна обработка, мъгла-пронизваща комуникация, лазерно генериране на облачен дъжд, лазерна мълния и други приложения . Поради милисекундната фототермична релаксация на въздушните молекули, ефектът на натрупване на импулс по време на атмосферна филамация на високочестотни фемтосекундни лазери е неизбежен и задълбочено разбиране на въздействието на ефекта на натрупване на импулс върху процеса на високочестотен лазер филаментацията е ключът към по-нататъшното развитие на новите приложения на лазерната атмосферна филаментация. Фокусирайки се върху горните ключови въпроси, изследователският екип е извършил атмосферна филамация, използвайки фемтосекунден лазер с висока честота до 100 kHz и импулсна енергия от 0,4 mJ. Изследователският екип е открил, че колкото по-дълго нажежаемата жичка е на по-висока висока честота, толкова по-слаба е флуоресценцията на единичен импулс, толкова по-силен е третият хармоник, индуциран от нажежаемата жичка, и прагът на индуцирания разряд на високо напрежение е намалена и физическият механизъм на въздушния канал с висока честота при ниска плътност първоначално е предложен чрез импулсния кумулативен ефект [(A). Advanced Photonics Research 4, 2200338 (2023)].

 

В тази работа изследователите изчисляват процеса на филаментация на един фемтосекунден лазерен импулс чрез числена симулация, получават пространственото разпределение на плазмената плътност на нишката, изчисляват топлината на сложността на плазмата въз основа на плазмената плътност и комбинират с топлопроводимостта уравнение за получаване на "дупки с ниска плътност", предизвикани от нишката при различни честоти на повторение. Корелационните коефициенти на уравнението за числена симулация за нелинейно предаване на фемтосекундни лазерни импулси се коригират от „дупките с ниска плътност“, за да се получат резултатите за образуване на нишки от лазерни импулси с различни честоти на повторение и явлението, че интензитетът на образуване на нишки на Фемтосекундната интензивна лазерна атмосфера се увеличава с увеличаване на честотата на повторение. Чрез измерване на флуоресценцията на азотни молекули и азотни йони, индуцирани от нажежаемата жичка за характеризиране на интензитета на светлината вътре в нишката, експериментите потвърдиха теоретичните очаквания и успешно обясниха правилото за вариация на интензитета на светлината вътре в атмосферната нишка, индуцирана от фемтосекундни лазерни импулси с различно повторение честоти, които предоставиха надеждна научна основа за задълбочено разбиране на атмосферната филамация на фемтосекундни лазери с висока повтаряща се честота и разработването на техните нови приложения.

 

Тази работа е подкрепена от Националната природонаучна фондация на Китай, Ключовата програма за международно сътрудничество на Китайската академия на науките и Програмата за наука и технологии на община Шанхай.

news-850-643

Фиг. 1 Теоретични изчисления на пространствената еволюция на интензитета на образуване на атмосферни нишки на високочестотния фемтосекунден лазер при 100 Hz и 1000 Hz за различни импулсни енергии: (a) 0,1 mJ, (b) 0,2 mJ, (c) 0,7 mJ и (d) 1,2 mJ.

news-850-935

Фиг. 2 Експериментални резултати от 100 Hz и 1000 Hz високочестотен лазер с нелинейно предаване средна вариация на интензитета с енергия на лазерния импулс (a) и вариация на интензитета на светлината вътре в нажежаемата жичка с лазерна висока честота при енергия на лазерния импулс от 1,2 mJ (b) . (c) и (d) са съответните резултати от числена симулация. ( д ) Разпределение на плътността на въздушните молекули в областта с ниска плътност при различни честоти на повторение.

Изпрати запитване

whatsapp

Телефон

Имейл

Запитване