Недавно је истраживачки тим из Државне кључне лабораторије за ласерску физику јаког поља,Шангајски институт за оптику и прецизне машине, Кинеска академија наука, открио је феномен да што је већа фреквенција понављања ласера, то је већи оптички интензитет филамента у процесу високофреквентне мЈ-скале фемтосекундне ласерске филаментације и атмосферске филаментације, и предложио је фемтосекундну ласерску атмосферску филаментацију ефекат акумулације импулса заснован на "рупи мале густине". Приказана је физичка слика ефекта акумулације атмосферских филаментационих импулса заснованих на „рупама мале густине“. Сродни рад је објављен уЛасерска наука и инжењерство велике снаге.
Са брзим развојем кХз, па чак и 100кХз високофреквентних фемтосекундних ласера, високофреквентна фемтосекундна ласерска атмосферска филаментација пружа невиђене могућности за ласерску обраду, комуникацију за пробијање магле, генерисање ласерске кише из облака, ласерске муње и друге апликације . Због фототермалне релаксације молекула ваздуха на милисекундној скали, ефекат акумулације импулса током атмосферске филаментације високофреквентних фемтосекундних ласера је неизбежан, а дубинско разумевање утицаја ефекта акумулације импулса на процес високофреквентног ласера филаментација је кључ за даљи развој нових примена ласерске атмосферске филаментације. Фокусирајући се на горе наведена кључна питања, истраживачки тим је спровео атмосферску филаментацију користећи фемтосекундни ласер са великом фреквенцијом до 100 кХз и енергијом импулса од 0,4 мЈ. Истраживачки тим је открио да што је филамент дуже на вишој тешкој фреквенцији, то је слабија флуоресценција једног импулса, јачи је трећи хармоник који индукује филамент, а праг индукованог високонапонског пражњења је јачи. смањен, а физички механизам високофреквентног ваздушног канала при малој густини се иницијално предлаже кроз пулсни кумулативни ефекат ［(А). Адванцед Пхотоницс Ресеарцх 4, 2200338 (2023)].
У овом раду, истраживачи су израчунали процес филаментације једног фемтосекундног ласерског импулса нумеричком симулацијом, добили просторну дистрибуцију густине плазме филамента, израчунали топлоту сложености плазме на основу густине плазме и комбиновано са проводљивошћу топлоте. једначина за добијање "рупа мале густине" индукованих филаментом на различитим фреквенцијама понављања. Коефицијенти корелације једначине нумеричке симулације за нелинеарни пренос фемтосекундних ласерских импулса коригују се „рупама мале густине“ да би се добили резултати формирања филамента ласерских импулса са различитим фреквенцијама понављања, као и појава да интензитет формирања филамента од Фемтосекундна интензивна ласерска атмосфера расте са повећањем фреквенције понављања. Мерењем флуоресценције молекула азота и јона азота индукованих филаментом да би се окарактерисао интензитет светлости унутар филамента, експерименти су потврдили теоријска очекивања и успешно објаснили правило варијације интензитета светлости унутар атмосферског филамента индукованог фемтосекундним ласерским импулсима који се понављају. фреквенције, што је обезбедило поуздану научну основу за дубинско разумевање атмосферске филаментације фемтосекундних ласера са високом фреквенцијом и развојем њихове нове примене.
Овај рад је подржан од стране Националне фондације за природне науке Кине, Кључног програма међународне сарадње Кинеске академије наука и Програма науке и технологије општине Шангај.
Слика 1 Теоријски прорачуни просторне еволуције интензитета атмосферског филамента који формира филаменте фемтосекундног ласера тешке фреквенције на 100 Хз и 1000 Хз за различите енергије импулса: (а) 0,1 мЈ, (б) 0,2 мЈ, (ц) 0,7 мЈ и (д) 1,2 мЈ.
Слика 2 Експериментални резултати 100 Хз и 1000 Хз варијације просечног интензитета ласерског нелинеарног преноса са енергијом ласерског импулса (а) и варијације интензитета светлости унутар филамента са ласерском тешком фреквенцијом при енергији ласерског импулса од 1,2 мЈ (б) . (ц) и (д) су одговарајући резултати нумеричке симулације. (е) Расподела густине молекула ваздуха у области мале густине на различитим фреквенцијама понављања.
