超短脈沖強激光高階克爾效應模擬研究.pdf

1、超短強激光脈沖具有很多潛在的應用，例如產(chǎn)生太赫茲波、超寬帶激光雷達、激光引雷等等，這使得超短強激光脈沖激光大氣傳輸成為近年來激光研究的熱點問題。強激光脈沖在大氣中傳輸時，由于三階克爾自聚焦效應、高階克爾效應以及等離子體散焦效應的動態(tài)平衡，它會在空氣中形成自導傳播現(xiàn)象。本文應用分步傅里葉方法和Crank-Nicholson差分格式（簡稱FCN方法），采用文獻中最新報道的高階克爾系數(shù)，數(shù)值模擬了飛秒和皮秒強激光脈沖在大氣中的傳輸圖像，對高階

2、克爾散焦效應與等離子體散焦效應在激光傳輸過程中的影響進行了分析，并在給定激光脈沖能量與峰值光強的條件下，研究了不同初始功率對其傳輸特性的影響。主要的研究成果有:
　　 在給定相同初始激光脈沖的條件下，本文分別使用完整模型、不包含電離效應的完整模型、經(jīng)典模型（不含高階克爾效應）、真空傳輸模型（不含非線性效應）對飛秒（TFWHM=70fs）和皮秒(TFWHM=1.2ps)脈沖激光在大氣中的傳輸過程進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，高階克爾效

3、應在飛秒激光脈沖傳輸過程中起主導作用，等離子體散焦效應相對于高階克爾效應來說相對較弱，但是其仍然會對激光脈沖橫截面能量分布產(chǎn)生較大的影響。經(jīng)典模型給出的光強極大值比完整模型的結(jié)果大一倍以上，其預言的等離子體密度比后者要大一個數(shù)量級以上。與飛秒脈沖相比，皮秒脈沖產(chǎn)生的等離子體密度相對較大，等離子體散焦效應更強，故對于皮秒脈沖或更長脈沖激光而言，等離子體散焦效應不可忽略。
　　 本文還應用完整模型研究了在給定激光脈沖能量與峰值光強的