Neseniai tyrimų grupė iš Valstybinės pagrindinės stipraus lauko lazerių fizikos laboratorijos,Šanchajaus optikos ir tiksliųjų mašinų institutas, Kinijos mokslų akademija, atrado reiškinį, kad kuo didesnis lazerio pasikartojimo dažnis, tuo didesnis gijos optinis intensyvumas aukšto dažnio mJ skalės femtosekundinės lazerio gijos ir atmosferos gijos procese, ir pasiūlė femtosekundinę lazerio atmosferos giją. impulsų kaupimo efektas, pagrįstas „mažo tankio skyle“. Pateikiamas fizinis atmosferos gijų impulsų kaupimosi efekto vaizdas, pagrįstas „mažo tankio skylėmis“. Susijęs dokumentas buvo paskelbtas mDidelės galios lazerių mokslas ir inžinerija.
Sparčiai tobulėjant kHz ir net 100 kHz aukšto dažnio femtosekundiniams lazeriams, aukšto dažnio femtosekundinės lazerinės atmosferos gijos suteikia precedento neturinčias galimybes lazeriniam apdorojimui, rūką pramušančiam ryšiui, lazerinio debesų lietaus generavimui, lazeriniam žaibui ir kitoms programoms. . Dėl milisekundžių masto fototerminio oro molekulių atsipalaidavimo impulsų kaupimosi efektas aukšto dažnio femtosekundinių lazerių atmosferos filamentacijos metu yra neišvengiamas ir nuodugniai suprasti impulsų kaupimosi poveikį aukšto dažnio lazerio procesui. filamentacija yra raktas į tolesnį naujų lazerinio atmosferos gijų taikymų kūrimą. Sutelkdama dėmesį į pirmiau minėtus pagrindinius klausimus, tyrimų grupė atliko atmosferos filamentaciją, naudodama femtosekundinį lazerį, kurio dažnis yra iki 100 kHz, o impulso energija – 0,4 mJ. Tyrėjų grupė nustatė, kad kuo ilgesnis kaitinimo siūlas yra aukštesniu dažniu, tuo silpnesnė vieno impulso fluorescencija, tuo stipresnė kaitinamojo siūlelio sukelta trečioji harmonika ir sukeltos aukštos įtampos iškrovos gedimo slenkstis. sumažintas, o didelio tankio aukšto dažnio oro kanalo fizinis mechanizmas iš pradžių siūlomas per impulsų kumuliacinį efektą ［(A). Advanced Photonics Research 4, 2200338 (2023)].
Šiame darbe mokslininkai skaitiniu modeliavimu apskaičiavo vieno femtosekundinio lazerio impulso gijų procesą, gavo gijų plazmos tankio erdvinį pasiskirstymą, apskaičiavo plazmos sudėtingumo šilumą pagal plazmos tankį ir kartu su šilumos laidumu. lygtis, norint gauti „mažo tankio skylutes“, kurias sukelia kaitinamasis siūlas skirtingais pasikartojimo dažniais. Netiesinio femtosekundžių lazerio impulsų perdavimo skaitinės modeliavimo lygties koreliacijos koeficientai koreliuojami „mažo tankio skylėmis“, kad būtų gauti skirtingų pasikartojimo dažnių lazerio impulsų gijų formavimo rezultatai ir reiškinys, kad gijų formavimo intensyvumas Femtosekundės intensyvios lazerio atmosferos didėja didėjant pasikartojimų dažniui. Išmatuojant azoto molekulių ir azoto jonų fluorescenciją, kurią sukelia gijos, siekiant apibūdinti šviesos intensyvumą kaitinimo siūlelio viduje, eksperimentai patvirtino teorinius lūkesčius ir sėkmingai paaiškino šviesos intensyvumo kitimo taisyklę atmosferos gijos viduje, kurią sukelia skirtingi femtosekundiniai lazerio impulsai. dažnius, kurie suteikė patikimą mokslinį pagrindą nuodugniai suprasti aukšto pasikartojančio dažnio femtosekundinių lazerių atmosferos giją ir kurti naujas jų programas.
Šį darbą remia Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas, pagrindinė Kinijos mokslų akademijos tarptautinio bendradarbiavimo programa ir Šanchajaus savivaldybės mokslo ir technologijų programa.
1 pav. Teoriniai atmosferos gijų formavimo intensyvumo erdvinės evoliucijos skaičiavimai naudojant aukštojo dažnio femtosekundinį lazerį esant 100 Hz ir 1000 Hz skirtingoms impulsų energijoms: (a) 0,1 mJ, (b) 0,2 mJ, (c) 0,7 mJ ir (d) 1,2 mJ.
2 pav. 100 Hz ir 1000 Hz didelio dažnio lazerio netiesinio perdavimo vidutinio intensyvumo kitimo, kai lazerio impulso energija (a) ir šviesos intensyvumo kitimo kaitinimo siūlelio viduje, naudojant didelio dažnio lazerį, kai lazerio impulso energija yra 1,2 mJ, eksperimentiniai rezultatai. . (c) ir (d) yra atitinkami skaitmeninio modeliavimo rezultatai. (e) Oro molekulių tankio pasiskirstymas mažo tankio regione esant skirtingam pasikartojimo dažniui.
