基于分子取向的飛秒脈沖傳輸.pdf

1、高強度的飛秒激光脈沖在透明非線性介質中傳輸時會經歷一系列物理過程，比如：光學克爾自聚焦，等離子體散焦，等離子體和多光子吸收以及材料的衍射和色散，這些物理過程的相互作用就會形成光絲。超短脈沖激發(fā)線性分子，分子主軸沿著光場偏振方向取向，這種取向行為在光場結束后會周期性地出現(xiàn)，被稱為分子的非絕熱（無外場）取向行為。本論文工作主要研究了飛秒探測光絲在泵浦光激發(fā)的無外場取向分子中的傳輸過程。論文的工作包括以下主要內容：
　　 第一，從實驗

2、和數值模擬兩個方面系統(tǒng)地研究了泵浦脈沖激發(fā)的分子無外場取向過程對后續(xù)傳輸的探測光產生的相位調制作用。通過調節(jié)探測光相對于泵浦光激發(fā)的延遲，實現(xiàn)了對探測光輸出光譜紅移和藍移過程的控制。該結果可用于遠距離探測分子無外場取向信號；連續(xù)調諧飛秒激光脈沖中心波長。
　　 第二，研究了分子無外場取向過程引起的時間-空間折射率調制，發(fā)現(xiàn)由分子無外場取向引起的交叉聚（散）焦現(xiàn)象。發(fā)展了一種基于交叉聚（散）焦效應的偏振探測技術，實現(xiàn)對取向分子瞬時

3、轉向區(qū)分。利用分子無外場取向誘導的交叉聚（散）焦效應，控制了后續(xù)傳輸的飛秒光絲多絲動態(tài)。
　　 第三，利用平行取向的CO2分子誘導的交叉聚焦效應，增強了后續(xù)傳輸探測光絲的成絲動態(tài)，實驗上觀測到探測光絲寬帶輸出光譜。該方案實現(xiàn)了具有可調控紫外截止波長的超連續(xù)白光輸出，同時抑制了飛秒光絲多絲分裂。而且，比較了探測光絲在預先發(fā)生無外場取向的O2和N2分子中傳輸時，探測光輸出超連續(xù)白光的異同。
　　 第四，研究了空氣中雙原子分子

4、無外場取向過程對探測光絲成絲動態(tài)的影響。發(fā)現(xiàn)垂直取向的空氣分子誘導的交叉散焦效應可以緩和高能量探測光脈沖的聚焦程度，實現(xiàn)了探測光絲可控超寬帶光譜輸出及等離子體通道長度顯著增長。輸出的可控超連續(xù)白光的單脈沖能量達到1.8mJ，并且具有極好的空間分布，這是目前在大氣中獲得空間不分裂的大能量超連續(xù)白光的有效方案之一，同時也是極具潛力的在大氣中操控飛秒光絲等離子體通道長度的新方案。
　　 第五，研究了空間平行傳輸的兩光絲間相互作用。發(fā)現(xiàn)