飛秒激光脈沖成絲的診斷及其應用概述

劉復麟

摘 要 高峰值功率飛秒激光脈沖在空氣中傳輸時，會形成一種長度遠遠超過其光學瑞利距離的結構—光絲，人們習慣上稱之為飛秒激光成絲現象。對于研究飛秒激光成絲的特性，包括成絲的電子密度等對于光絲在激光成絲誘導閃電、空氣中水的凝聚及雪的形成、大氣遠程探測等眾多領域的應用極其重要。本文總結了兩種主要的飛秒激光成絲的診斷方法，以及簡述了其在幾個領域的應用。通過對其診斷方法和應用領域的概述，使人們能夠更加深入地了解和認識飛秒激光成絲。

關鍵詞 飛秒激光成絲 密度診斷 電子密度

1理論概述

飛秒激光的脈沖寬度僅有幾飛秒或幾十飛秒，一飛秒為10-15秒，其峰值功率極高。如今，在空氣中傳輸的高功率飛秒激光脈沖可形成遠距離的等離子體細絲，激光束可傳輸十幾公里并產生超連續白光。超短超強脈沖激光在空氣中傳輸誘導的等離子體細絲內部，峰值電子密度可達到10161018cm-3，峰值激光強度可達到10131014W/cm2，在此條件下，對細絲的直接測量是不可能的，必需依據細絲所表現出來的種種物理現象間接地進行測量。本文例舉了兩種對于飛秒激光成絲的診斷方法，并對其在誘導閃電等領域中的應用作了概述。

2飛秒激光成絲等離子體的診斷方法

等離子體診斷源自光學天文的觀測，是天體物理學和天體測量學的重要基礎。它對于激光等離子體等研究領域及其應用具有重要的價值。尤其是對電子密度等物理參量的診斷對深入研究激光等離子體原理尤為重要。……