飛秒激光成絲傳輸空間分布特性的研究.pdf

1、超快激光成絲近年來在超快激光科學(xué)和大氣科學(xué)領(lǐng)域吸引了越來越多的研究興趣。成絲現(xiàn)象包含了豐富的物理過程，比如光克爾效應(yīng)引起的自聚焦和等離子體散焦的動態(tài)相互作用，自相位調(diào)制以及自陡峭等等。成絲在大氣遠(yuǎn)程遙感，激光引雷，脈沖壓縮和太赫茲產(chǎn)生等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的價(jià)值。另外，“遠(yuǎn)程空氣激光”近年來成為一個熱點(diǎn)概念并且在大氣遠(yuǎn)程遙感領(lǐng)域展現(xiàn)出很大的應(yīng)用前景。
　　在這一背景下，成絲在大氣環(huán)境中傳輸時的光斑穩(wěn)定性將成為一個嚴(yán)峻的問題。在本論

2、文中，我們首先研究了大氣湍流對超快激光成絲空間分布特性的影響，主要包括光束漂移和多絲分裂的產(chǎn)生。研究結(jié)果表明光絲漂移的平均偏移量<δr>正比于湍流折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)的平方根，同時<δr>隨傳輸距離的變化關(guān)系可以用冪次函數(shù)進(jìn)行擬合。另外，運(yùn)用軸錐鏡作為聚焦條件，光絲的漂移要比自由空間傳輸過程中的漂移更劇烈。這部分研究將會對超快激光成絲運(yùn)用到遠(yuǎn)程遙感和脈沖壓縮等領(lǐng)域提供理論支持。另一方面，運(yùn)用數(shù)值模擬的方法研究了軸錐鏡聚焦條件下的成絲在大氣湍流

3、中傳輸產(chǎn)生多絲分裂的現(xiàn)象。我們得出軸錐鏡聚焦初始完全對稱的高斯型激光光束在大氣湍流的作用下同樣會產(chǎn)生多絲的現(xiàn)象。進(jìn)一步我們定量研究了產(chǎn)生多絲的初始激光功率和湍流強(qiáng)度閾值條件。這一成果對于軸錐鏡在成絲的控制方面具有重要意義。
　　空氣激光背向傳輸?shù)墓馐螤顚τ诖髿膺h(yuǎn)程遙感具有重要意義。為此我們研究了超快激光成絲電離空氣產(chǎn)生氮?dú)鉄晒庑盘柕谋诚蚩臻g傳輸角分布。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明357nm波長的氮?dú)鉄晒庑盘栐诒诚蛏铣尸F(xiàn)出多環(huán)的空間分布，其發(fā)散角

4、在15°以上。熒光信號強(qiáng)度在背向傳輸過程中得到了自發(fā)輻射的光放大(ASE)。同時ASE信號的增益系數(shù)與不同傳輸角度有關(guān)，內(nèi)部的圓環(huán)相比于外部的圓環(huán)具有更高的增益。對于空氣激光的背向角分布的認(rèn)識將會對大氣遠(yuǎn)程遙感技術(shù)尤其是優(yōu)化激光雷達(dá)裝置具有重要價(jià)值。
　　最后，研究了交叉的兩束飛秒激光在YAG晶體板中產(chǎn)生二維激光陣列空間分布的理論機(jī)制。考慮到自聚焦和交叉相位調(diào)制運(yùn)用數(shù)值模擬的方法重現(xiàn)了晶體板中的二維激光陣列空間分布的產(chǎn)生過程。進(jìn)一