超短強(qiáng)激光脈沖成絲間的相互作用對光絲傳播過程及其非線性效應(yīng)影響的研究.pdf

1、超短強(qiáng)激光脈沖在空氣介質(zhì)中傳播時(shí)，由于空氣的非線性克爾自聚焦效應(yīng)和等離子體的自散焦效應(yīng)之間的動(dòng)態(tài)平衡，將在空氣中形成類似波導(dǎo)傳輸?shù)墓饨z通道，具有能量穩(wěn)定和單模光斑的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于實(shí)驗(yàn)條件以及環(huán)境的印象，光絲若想實(shí)現(xiàn)類似波導(dǎo)的遠(yuǎn)距離傳輸，需要非常高的激光功率和穩(wěn)定的大氣環(huán)境，這一因素大大限制了其應(yīng)用的廣泛性。近年來研究發(fā)現(xiàn)，光絲間的非線性強(qiáng)相互作用可用于調(diào)控光絲的傳播過程，保持其能量穩(wěn)定傳輸?shù)耐瑫r(shí)有效增長其傳播距離；另外，期間產(chǎn)生的三次

2、諧波能量也將隨之大幅提高。這對于強(qiáng)激光脈沖的長距離傳輸和紫外光源的開拓發(fā)展都將有著重要的實(shí)際應(yīng)用意義。本文以飛秒光絲為研究對象，針對光絲間的強(qiáng)相互作用，對光絲傳播過程、三次諧波能量轉(zhuǎn)化效率提高以及所產(chǎn)生的多維波導(dǎo)效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)研究。具體的工作可分為以下幾個(gè)部分：
　　 ⑴將光絲間的強(qiáng)相互作用應(yīng)用到對光絲傳播距離的控制中，實(shí)現(xiàn)了飛秒光絲傳輸距離的有效延長和三次諧波能量轉(zhuǎn)換效率的大幅提高（約兩個(gè)數(shù)量級）。實(shí)驗(yàn)中，通過改變非共線光絲的

3、夾角、強(qiáng)度對比度以及相對偏振關(guān)系等實(shí)驗(yàn)參數(shù)，可以有效調(diào)控三次諧波的能量轉(zhuǎn)化過程。此外，這一技術(shù)也可應(yīng)用于周期量級飛秒激光的成絲過程，有效實(shí)現(xiàn)寬帶三次諧波能量的增強(qiáng)。這一結(jié)果對紫外波段周期量級飛秒激光脈沖的獲得提供了新型有效的方法。
　　 ⑵通過調(diào)節(jié)光絲相互作用區(qū)域處的時(shí)間空間重合，獲得了波長量級的等離子體通道陣列的形成。實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)飛秒光絲間的非共線結(jié)構(gòu)，可以有效調(diào)節(jié)等離子體通道芯徑的大小及其空間分布，使其出現(xiàn)類似于光子晶體