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超強激光科學卓越創新簡報
(第一百零五期)
2020年5月23日
上海光機所在飛秒光絲能流通量直接測量及調控方面取得新進展
  近期,中國科學院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊基于激光燒蝕法,為光絲核心區域(小于50微米的范圍內)徑向能流通量分布直接測量及調控提供了新方案。相關論文發表在《光學快訊》(Optics Express)。
  飛秒激光成絲是飛秒激光在介質中非線性傳輸時所特有的現象,在超短脈沖壓縮、光學成像、微納加工、遙感探測、天氣干預等領域具有重要應用。光絲內部的徑向能流通量分布及其沿光絲的演化對相關應用至關重要,也是表征光絲特性的重要參數之一。但是,由于光絲內部光強較高,易損傷常規探測材料和器件,因而難以實現直接測量。
  研究人員利用材料損傷和激光能流密度的依賴關系,通過高強度光絲燒蝕材料形成的燒蝕痕跡,記錄光絲內部能流通量的特征信息,實現了光絲核心區域徑向能流通量及其沿光絲縱向分布的精密測量。通過該方法,再現了基于光闌調控入射激光對成絲核心區域能量分布的調控作用。研究發現,同普通圓形光闌相比,利用新型星形光闌可以獲得更高能流通量和等離子體密度的空氣光絲,并且實驗結果與基于非線性薛定諤方程的數值模擬相符。該項研究成果推動了飛秒激光成絲過程光絲內部激光能流通量分布的精密測量、調控及其相關應用的研究。
  該項研究得到中科院先導B,中科院國際合作重點項目等的支持。(強場激光物理國家重點實驗室供稿)
圖1 實驗中使用的星形光闌(a)和顯微鏡載玻片表面記錄的光絲截面:高斯光成絲(b)和星形光絲調控成絲(c)
圖2 激光光絲燒蝕形成的微孔:(a)-(d) 、(e)-(f)和(i)-(l)分別對應沒加小孔、加圓孔光闌和加星形光闌調控下激光成絲 
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