The kinetic equation for filament density, formed during propagation of femtosecond laser radiation, in the approximation of self-consistent field
本文提出了考虑细丝产生和衰变影响的细丝数密度动力学方程的一般形式。它由基于稳态非线性薛定谔方程（NSE）的高功率飞秒激光脉冲（HPFLP）在一系列阈值特殊情况下的传输过程的直接数值模拟确定的唯象参数组成。
2014-01-16 physics.optics
Atmospheric aerosol clearing by femtosecond filaments
Institute for Research in Electronics and Applied Physics, University of Maryland（马里兰大学电子研究与应用物理研究所）
本研究针对飞秒光丝清除雾区的机制不明问题，通过测量与模拟发现准直近红外飞秒脉冲产生的光丝主要靠光学破碎清除水滴，声波作用可忽略，仅紧聚焦非光丝脉冲的声波能显著位移气溶胶。
2022-03-01 physics.optics
Femtosecond Laser Filamentation in Atmospheric Turbulence
本文实验研究了大气湍流强度和区域对飞秒激光成丝分布的影响，发现湍流增加会导致光丝起始位置上升、长度变短、光斑变大甚至形成多丝，且横向位移标准差与湍流结构常数成正比。
2023-06-27 physics.optics
Impulsive rotational Raman scattering of N2 by a remote "air laser" in femtosecond laser filament
我们报告的脉冲旋转拉曼散射的实验实现中性氮分子在飞秒激光灯丝使用强烈的自诱导白光播种“空气激光器”期间产生的800 nm的钛：蓝宝石激光器在氮气中的执行。观察到脉冲旋转拉曼指纹信号，最大转换效率为~ 0.8%。我们的观测结果为利用分子的旋转拉曼散射对大气中化学物种进行远程识别和定位提供了一条很有前途的途径。
2014-02-22 physics.optics
Backward stimulated radiation from filaments in Nitrogen gas and air pumped by circularly polarized 800 nm femtosecond laser pulses
报道了800 nm圆偏振飞秒激光脉冲泵浦下，在氮气中产生的337 nm强后向受激发射。观察到后向紫外光谱对泵浦激光偏振和强度的明显依赖性，指出灯丝内部发生后向放大自发发射。我们将粒子数反转归因于泵浦激光产生的自由电子与中性N2分子之间的非弹性碰撞。氧分子的添加对增益是有害的，在大气浓度下将其降低到接近阈值。
2014-02-21 physics.optics
Acoustic diagnostics of femtosecond laser filamentation
本文通过宽带麦克风定量测量飞秒激光成丝的声发射，揭示声功率与激光能量的平方关系及声谱带宽与能量沉积的正相关性，为诊断光丝时空动力学和优化大气遥感应用提供依据。
2023-07-11 physics.optics
Terahertz imaging with sub-wavelength resolution by femtosecond laser filament in air
太赫兹（THz）成像技术在生物学、医学和无损检测等领域具有重要的应用价值。然而，由于太赫兹波的波长较长，太赫兹成像的分辨率通常只有几百微米，远低于传统的光学成像。介绍了一种亚波长分辨率的太赫兹成像技术，该技术利用空气中飞秒激光丝产生的太赫兹辐射作为探测器。该方法基于飞秒激光灯丝在空气中形成太赫兹波的波导的事实。在灯丝内部传播的太赫兹光束的直径从20 μm到50 μm不等，这明显小于太赫兹波的波长。利用这种高度空间受限的太赫兹光束作为探测器，可以实现分辨率高达20 μm（~λ/38）的太赫兹成像。
2013-10-21 physics.optics
Filament propagation length of femtosecond pulses with different transverse modes
实验研究了高斯光束、拉盖尔-高斯光束和贝塞尔-高斯光束在水中的增强和传输。这些不同的横模入射激光脉冲从一个初始的高斯光束，通过使用计算机生成的全息技术创建。我们发现，在相同的峰值强度、脉冲宽度和光束中心尺寸的条件下，Bessel-Gaussian入射光诱导的丝状体长度比其他横模诱导的丝状体长度长。为了更好地理解贝塞尔-高斯光束的传输，我们进行了更详细的研究的灯丝长度作为径向模瓣的数量的函数。长度随波瓣数的增加而增加，这意味着径向模态波瓣作为中心强度峰形成的细丝的能量库。
2014-06-24 physics.optics
Simulations of the filamentation and self-channeling of spatially modulated high-power femtosecond laser pulses in air
从理论上研究了高功率飞秒激光脉冲在叠加空间相位调制条件下在空气中的传输。基于时均电场包络的非线性薛定谔方程（NLSE）的简化形式进行了数值模拟。利用TEM 33相位板对脉冲波前进行初始空间调制，并进行了数值模拟。研究了激光脉冲在相位板上的自聚焦、双折射和双折射后的自沟道动力学。我们表明，与特定的相位调制，在空气中的脉冲调制区域可以显着地进一步移动和拉长相比，一个非调制脉冲。此外，在空间结构化辐射的后折射传播期间，形成具有增强的强度和减小的角发散的高度局部化的光通道，这使得后折射脉冲在超过瑞利范围的距离倍数上自通道化。
2022-01-13 physics.optics
Direct measurement of the acoustic waves generated by femtosecond filaments in air
我们提出了直接测量的气体声学动力学的空间单模和多模50 fs，800 nm的脉冲在空气中以10 Hz和1 kHz的重复率的相互作用。结果与流体动力学模拟结果非常吻合。在任何条件下的单丝，我们发现轴上的气体密度增强，这只发生在多丝。我们还研究了探测光束在单根延伸灯丝诱导的气体密度分布中的传输。我们发现，光陷在扩大环形声波可以创建在有限的时间窗口的印象轴上引导。
2014-01-07 physics.optics
Sensitivity of propagation and energy deposition in femtosecond filamentation to the nonlinear refractive index
在改变激光脉冲宽度、能量和聚焦f数的条件下，测量了空气中飞秒激光的轴向效应。细丝的特征在于从激光脉冲的能量的超快z依赖吸收，并通过测量产生的局部单周期声波来诊断。结果进行了比较，2D+1模拟脉冲传播，其结果是高度敏感的瞬时（电子）部分的非线性响应的$N_2$和$O_2$。我们发现[JK]中最近对非线性折射率（$n_2$）的测量Wahlstrand等人，物理学修订版A。85，043820（2012）]提供了实验和模拟之间的最佳匹配和极好拟合。
2014-11-18 physics.optics
Self-induced white-light seeding laser in a femtosecond laser filament
我们报告，我们认为是第一次，远程自播种激光放大的产生，仅使用一个800 nm的钛：蓝宝石飞秒激光脉冲。首先使用激光脉冲（~ 40 fs）在纯氮或环境空气中产生灯丝，其中实现氮分子离子基态和激发态之间的布居数反转。灯丝内部的自感应白光然后用作要被放大的种子。在428 nm处获得了脉宽约2.6 ps的自感窄带激光，并具有良好的线偏振特性。这一发现为大气层中的远程探测开辟了新的可能性。
2013-08-19 physics.optics
Sub-ppb aerosol detection at a distance of 30 meters by millijoule femtosecond laser pulse filamentation in air
在这项工作中，使用单脉冲能量为4 mJ的飞秒激光灯丝在30 m距离处实现了亚ppb气溶胶检测。在离轴光学系统中采用了一个开口孔径为41.4 cm的凹面镜来聚焦飞秒激光束并收集NaCl气溶胶的荧光。仿真和实验结果表明，飞秒激光束非对称入射到凹面镜上，可以大大减小像散。与飞秒激光打在凹面镜中心的情况相比，光纤强度提高了69.5倍，氯化钠气溶胶的检出限降低了86%，降到了0.32 ppb。本文提出的改进激发方案利用凹面镜上的非对称光斑来补偿离轴设置引起的非对称性，减小聚焦激光束的像散，提高气溶胶的探测极限。
2023-01-27 physics.optics
Dynamics of femtosecond synthesized coronary profile laser beams filamentation in air
研究了高功率超短激光辐射在空气中的多重散射，其横向强度分布类似于由多束环形分布的独立礼帽子光束非相干合成的“日冕”。通过数值求解时均非线性薛定谔方程，研究了合成近红外“电晕束”（CB）沿光路的空间-角度动力学特性。第一次，据我们所知，在多个平行区域操纵合成CB的明显进展证明。特别地，通过调整构成子束的数量和孔径，可以显著延迟CB照射开始距离并增加空气中的照射长度。此外，在某些条件下的飞秒脉冲传播的后增强阶段，与具有规则的单模强度分布（高斯，类平台）的光束相比，合成的电晕光束表现出其最强部分（后增强光通道）的显著更低的角发散，这提供了通过大气链路传递到接收器的激光功率的增强。
2020-12-17 physics.optics
Mid IR single-cycle light bullet self-reconstruction after an air gap under single-pulse femtosecond filamentation in LiF
本文介绍了在单脉冲飞秒中红外激光照射下，极压缩波包光弹（LB）穿透LiF气隙的实验研究结果。它是由激光着色方法和从数值模拟显示，一个单周期的LB，这是之前形成的空气间隙高达0.5 mm的宽度，完全恢复后，通过一定的距离，在LiF后的间隙。该距离随着间隙宽度和间隙之前的LB路径而非线性地增加。LB光束在空气隙中有一个聚焦半径为20-100 μm的强会聚波前，束腰后的发散角比高斯光束小得多。
2020-01-27 physics.optics
Statistical parameters of femtosecond laser pulse post-filament propagation on 65m air path with localized optical turbulence
高功率飞秒激光在空气中的非线性传输表现出脉冲自聚焦和强多光子介质电离，导致激光脉冲在空间碎裂成高度局域化的光通道，通常称为灯丝。灯丝的特点是高的光强度，减少（甚至为零）角扩展，可以包含激光等离子体或等离子体（postfilaments）。在传输路径上的光学湍流的存在显着地改变脉冲增强动力学，并在某些情况下，导致脉冲破碎增强和崩溃逮捕。据我们所知，我们第一次从实验和理论上研究了钛宝石飞秒激光辐射的横向分布，非线性传播65米的空气路径后，通过一个人工本地化的空气湍流后，到该地区的postfilament演变。我们发现，当湍流层被放置在湍流区之前，高强度的局部注量最大值（“热点”）的脉冲轮廓的平均数量以及它们的大小随着湍流强度的增加而增长，然后在一定程度上饱和。相反，湍流屏的沉积内的附着区域几乎没有影响的数量和平均直径的postfilaments。
2022-08-15 physics.optics
Dynamics of large femtosecond filament arrays: possibilities, limitations, and trade-offs
大型复丝阵列在空气中长距离稳定传播为微波辐射操纵铺平了新的道路。虽然，在以前的一些研究中讨论了单个或几个灯丝的动力学，我们表明，大型等离子体灯丝阵列的稳定性是显着更复杂，并受到几个权衡。在这里，我们分析了矩形阵列的稳定性作为四个参数的函数：相对相位的生成光束，灯丝的数量，它们之间的分离，和初始功率。我们发现，阵列交替相位的灯丝是更稳定的比类似的阵列与所有光束的相位。此外，我们表明，增加阵列的大小增加了其稳定性，并且为了获得密集和规则的灯丝阵列，必须适当选择光束间隔和初始功率。
2015-12-09 physics.optics
Elongation of energy exchange between femtosecond laser pulses via plasma formation in air
实验研究了延迟调谐的飞秒光束和两个延迟固定的飞秒光束在空气中发生时空重叠和双折射时的能量交换。在等离子体光栅的存在下，相对时间延迟中的能量交换过程被显著延长至40 ps，表明间接光束耦合可能是一种有效的灯丝控制方法。
2013-05-17 physics.optics
Externally seeded backward lasing radiation from femtosecond laser filament in nitrogen gas
最近，S. Mitryukovskiy等人提出的实验证据表明，在337 nm处的后向受激辐射可以从由圆偏振800 nm飞秒脉冲泵浦的氮气中的等离子体细丝获得（Opt. Express，22，12750（2014））。在这里，我们报告说，这种反向受激辐射的种子脉冲的存在下，增强了16倍。这种增强的受激辐射可以是线性或圆偏振的，由播种脉冲决定，这与没有播种脉冲的ASE的非偏振性质不同。我们还测量了空间分布并估计了辐射的能量。这种播种效应明确地证实了等离子体细丝内氮分子的C3-Hu和B3-Hg态之间存在粒子数反转，并提供了一种可能的解决方案来控制这种后向受激辐射的性质。
2014-05-26 physics.optics
Filamentation of Femtosecond Vector Beams
该研究数值分析了飞秒矢量光束在空气中的光丝化现象，发现柱面矢量光束因非线性聚焦更易发生光丝化，而全庞加莱光束中的高斯模式主导光丝化且整体抗光丝化能力更强，同时揭示了两者偏振分布演化特征的显著差异。
2024-12-10 physics.optics
Backward air lasing actions induced by femtosecond laser filamentation: influence of population inversion lifetime
我们实验研究了使用800 nm飞秒激光脉冲在N2/Ar混合气体中产生后向357 nm N2激光，并基于泵浦-探测测量研究了所涉及的增益动力学。我们的研究结果表明，在激发的N2分子的粒子数反转的最小寿命所需的产生强烈的后向氮激光，这是在我们的实验条件下约0.8 ns。结果揭示了从环境空气中产生强后向激光的机制，这是高灵敏度遥感大气应用的高度需求。
2015-04-08 physics.optics
Polarization dynamics of femtosecond pulses propagating in air
利用计算机模拟研究了飞秒光脉冲在空气中传输的偏振动力学。一个丰富的各种动力学发现，取决于初始偏振状态和脉冲的功率。讨论了极化对等离子体和超连续谱产生的影响。
2001-01-17 physics.optics
Femtosecond filamentation by intensity clamping at a Freeman resonance
我们证明了弗里曼共振对飞秒灯丝的非线性光学响应有很大的影响。这些共振降低了在一个狭窄的强度窗口内的瞬态折射率，并强烈地影响了折射动力学。特别是，我们证明了灯丝的峰值强度可以被钳位在这些共振，暗示在存在的新制度的电子密度大大低于预测的标准模型的双折射。这为有争议的高阶克尔模型所预言的非等离子体强度钳位和无等离子体细丝现象提供了新的解释。
2014-12-17 physics.atom-ph physics.optics
Toward high-speed effective numerical simulation of multiple filamentation of high-power femtosecond laser radiation in transparent medium
针对高功率飞秒激光多丝化经典数值模拟的计算加速瓶颈，提出基于稀疏空间网格改进相位屏的数值技术，并利用机器学习寻找控制方程最优拟设以匹配密集网格解。
2023-06-15 physics.optics
Third and fifth harmonics generation by tightly focused femtosecond pulses at 2.2 μm wavelength in air
报道了在空气中产生2.2 μm波长的毫焦耳级紧聚焦飞秒激光脉冲的三次和五次谐波的实验。在我们的设置中，三次和五次谐波的产率的测量比约为2 \cdot 10-4。这一结果与最近提出的空气中的克尔效应饱和并在超强光场中改变符号的建议相矛盾。
2011-06-29 physics.optics
Full path single-shot imaging of femtosecond pulse collapse in air turbulence
在Single Shot中，我们测量了高功率飞秒激光脉冲在空气中的完整传输路径，包括脉冲崩溃的演化。这种技术能够单次检查参数的影响，波动的一个镜头到镜头的基础上，如脉冲能量，脉冲持续时间，和空气折射率引起的折射率扰动。我们发现，即使在实验室空气中相对较短的传播距离，湍流起着重要的作用，在确定脉冲崩溃的位置。
2020-01-30 physics.optics
Self-seeded lasing in ionized air pumped by 800 nm femtosecond laser pulses
报道了800 nm飞秒激光脉冲泵浦下空气和纯氮气中的激光输出。根据气压、入射激光功率和光束会聚度的不同，在正向观察到不同的激光谱线，它们的相对强度变化很快。这些谱线是由于单电荷氮分子离子的第一负带的振动和转动能级之间的跃迁。我们发现，自播种起着重要的作用，在所观察到的强度变化。
2013-08-31 physics.optics
Generation of long-lived underdense channels using femtosecond filamentation in air
使用飞秒激光脉冲在800和400 nm，我们表征了形成欠密通道在空气中产生的激光在毫焦耳能级通过横向干涉测量。我们发现，使用紧聚焦条件下，对流产生的冲击波和由此产生的低密度通道持续超过90毫秒。比较这些结果与流体动力学模拟使用欧拉流体动力学代码给出了一个很好的协议，并允许我们估计初始气体峰值温度在$\sim$ 1000 K。实验参数的影响，如聚焦条件的超短激光脉冲，它的偏振或波长的研究和连接到以前的表征filamentation产生的等离子体柱。
2014-12-17 physics.flu-dyn physics.optics
Femtosecond Filament Coupled with Structured Light for Free Space Optical Communication
穿过云层的激光丝产生的冲击波会将空气中的小水滴置换出来，形成一个准透明的通道，通过这个通道可以传输信息。我们提出了一个强大的方法，利用该通道的自由空间光通信使用的结构光束与飞秒灯丝耦合。基于其空间轮廓和非衍射特性的涡旋光束非常适合在灯丝周围传播。我们还开发了一个4位通信通道使用这些结构光束。我们介绍了一种方法称为分段空分复用。我们的系统表现出对噪声的弹性，并且不受灯丝的影响。该方法可以提高空闲光信道的可扩展性、鲁棒性和容量。
2022-03-07 physics.app-ph physics.optics
Controllable ultrabroadband supercontinuum during twocolor femtosecond laser filamentation in high pressure gases
V. E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院大气光学研究所）；Institute of spectroscopy RAS（俄罗斯科学院光谱研究所）
本研究通过实验揭示高压气体中双色飞秒激光成丝的超连续谱动态调控机制，发现多丝化导致复杂光谱依赖及原子与分子气体差异，为可控超短脉冲产生提供新途径。
2026-09-09 physics.optics
Femtosecond filamentation in air and higher-order nonlinearities
根据最近的实验，在空气中的瞬时电子克尔效应表现出强烈的强度依赖性，非线性折射率切换符号和交叉从自聚焦到散焦非线性。随后的理论工作表明，这对理解空气中的非线性有着改变范式的影响，因此对高阶非线性的想法进行严格的测试是很重要的。在这里，我们使用数值模拟提出了一个实验，能够区分标准和新的强度依赖克尔效应模型。
2010-03-24 physics.optics physics.plasm-ph
Femtosecond streaking in ambient air
我们提出了一种新的方法来测量电场的时间演化与光频率。我们的技术是基于在空气等离子体中的瞬态电流的检测。这些定向电流是由具有短泵浦脉冲的空气的子周期电离以及具有待采样的脉冲的释放电子的转向产生的。我们评估我们的方法的有效性，通过比较它与不同的国家的最先进的激光脉冲表征技术。值得注意的是，我们的方法在环境空气中工作，便于直接测量场波形，可以在示波器上以与射频信号完全相同的方式实时查看。
2020-05-22 physics.optics
Energy deposition in air by moderately focused femtosecond laser filaments
本文通过实验与数值模拟研究飞秒激光丝在空气中的能量沉积，发现中等数值孔径下沉积能量可下降逾50%，并归因于Kerr自聚焦与几何发散的竞争。
2024-03-01 physics.ao-ph physics.optics
The variational formulation of the theory of non-stationary propagation of a femtosecond laser radiation
本文对非局域非线性薛定谔方程的一个变分反问题进行了求解，该方程用于模拟各种非线性介质中的双折射现象。相应的积分关系的发现，推广的非保守的情况下的守恒律。
2017-12-28 physics.optics
Lasing of ambient air with microjoule pulse energy pumped by a multi terawatt IR femtosecond laser
报道了峰值功率达4 TW的800 nm飞秒激光脉冲泵浦大气的激光作用。在428 nm处的激光发射在泵浦激光功率的小范围内迅速增加，然后在~ 1.5 TW以上饱和。最大激光脉冲能量被测量为2.6 μ J，对应于MW范围内的发射功率，而在中等泵浦脉冲能量下测量到的最大转换效率为。灯丝等离子体内部的光学增益估计超过0.7/cm。激光发射示出了甜甜圈轮廓，反映了泵浦产生的白光连续体的空间分布，其充当激光的种子。我们把这种明显的饱和归因于等离子体放大区域中种子的散焦和种子强度的饱和。
2014-02-20 physics.optics
The collapse distance of femtosecond pulses in air
坍塌距离的传统半经验公式[Phys.Rev.179，862（1969），Prog.定量4，35（1975）]已广泛用于许多应用中。然而，当色散长度小于塌陷距离或与塌陷距离具有相似的数量级时，它不适用。对于“足够短”的脉冲，由于克尔自聚焦和群速度色散的竞争，初始峰值功率存在一个阈值，在该阈值处，坍缩距离有一个最大值。得到了初始功率小于阈值和大于阈值时脉冲崩溃距离的新的半经验公式，并与数值模拟结果进行了比较。
2015-07-23 physics.optics
Femtosecond Laser Engraved 2D Tunable Optofluidic Liquid Core/Air Cladding Channel Waveguides on PDMS
我们已经证明了二维液体基多模光波导结构的制造和表征的聚二甲基硅氧烷（PDMS）材料为基础的芯片。通过飞秒激光微加工工艺实现了两个单独的微结构的制造，一个具有14微米的宽度和27微米的深度，而另一个具有110微米的宽度和深度。染料溶液从一端到另一端穿过微结构;其中染料溶液充当芯，而PDMS和空气充当包层介质。优化了飞秒激光微加工工艺参数，包括激光功率、脉冲宽度、写入速度、聚焦光束尺寸等。通过频谱分析和模态分析，对液芯/空气包层波导的结构进行了验证。光学分析已经通过使用荧光耦合出填充有不同的染料溶液的波导结构。这些波导结构提供了强的光限制和染料溶液与泵浦光之间的强烈相互作用。所开发的微结构在强度、波长和光束尺寸方面是可调的。这种微结构可以在任何多功能芯片实验室设备中的芯片实验室微激光器和传感应用的设计和开发中实现。
2023-01-26 physics.optics
Conical emission from laser filaments and higher-order Kerr effect in air
数值研究了考虑和不考虑高阶克尔效应时超短激光细丝的锥形辐射。虽然HOKE的考虑几乎没有影响的预测CE从准直光束，差异出现紧密聚焦光束。这种差异是由于在整个灯丝长度上的非线性焦点和调制不稳定性的不同相对贡献。
2011-12-16 physics.optics
Spectral dependence of purely-Kerr driven filamentation in air and argon
基于数值模拟，我们表明，高阶非线性指数（高达$n_8$和$n_{10}$，分别）的空气和氩气有一个占主导地位的贡献，聚焦和散焦的超短激光脉冲的自导引在大部分的频谱。因此，等离子体产生和放电被解耦。因此，紫外波长可能不是需要最大化电离的应用的最佳波长。
2010-11-06 physics.optics
Ionization rate and plasma dynamics at 3.9 micron femtosecond photoionization of air
中红外光参量啁啾脉冲放大器（OPCPA）的出现，引起了人们对基于毫焦、飞秒脉冲的中红外光参量啁啾脉冲放大器的兴趣。由于隧穿电离是这些高强度激光-物质相互作用的基本第一阶段，因此表征该过程对于理解飞秒激光和自聚焦的衍生专题研究至关重要。在这里，我们报告建设弹性微波散射为基础的测量总电子数，电子数密度，和光电离率产生的3.9微米飞秒中红外隧道电离大气空气。因此，我们确定的光电离率范围为5.0 × 10 - 6 $^{8}$-6.1 × 10 - 6 $^{9}$ s $^{-1}$的辐射强度1.3 × 10 - 6 $^{13}$-1.9 × 10 - 6 $^{14}$ W/cm $^{2}$，分别。所提出的方法铺平了波精确列表中红外光电离率的强度和气体类型的广泛范围内，并研究等离子体动力学在中红外光谱。
2022-10-08 physics.optics physics.plasm-ph
Analysis of laser polarization state on remote induced plasma luminescence characteristics of filament in air
本文研究了激光偏振状态对远程飞秒激光成丝诱导等离子体荧光特性的影响，发现线偏振比圆偏振产生更强的337 nm荧光信号，并探讨了其物理机制及在遥感中的潜在应用。
2023-07-03 physics.optics
Coherent generation and control of tunable narrowband THz radiation from laser-induced air-plasma filament
本研究通过时间展宽的双色激光脉冲序列拍频诱导空气等离子体丝，实现了载波包络相位可控且频率可调谐的窄带太赫兹辐射的相干产生与控制，并经数值模拟验证了其可行性。
2023-02-27 physics.optics
Transient Gas-Dynamics Filamentation of High-PowerFemtosecond Laser Pulse in Compressed Argon
V. E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院 V.E. 祖耶夫大气光学研究所）
研究高强度飞秒激光脉冲在压缩氩气中暂态气体动力学丝状结构的光谱特性及空间结构，揭示了压力冲击降条件下强喷流和涡旋气体湍流的形成及其对光脉冲谱宽的影响，提出了通过丝状结构控制超连续辐射光谱的有效方法。
2026-05-16 physics.optics
Single-Shot Local Measurement of Terahertz Correlated Second Harmonic Generation in Laser Air Plasma Filaments
提出一种基于光学探针混入飞秒激光空气等离子体丝的单次检测太赫兹相关二次谐波产生的方法，利用时空畸变探针束在CCD上获取轨迹，实现了22 fs/pixel分辨率，为无带宽限制的单次THz检测开辟了途径。
2023-10-20 physics.optics
Spectral dynamics of THz pulses generated by two-color laser filaments in air: The role of Kerr nonlinearities and pump wavelength
我们从理论和数值上研究了瞬时和拉曼延迟克尔非线性以及长波长泵浦对双色飞秒灯丝在空气中产生的太赫兹辐射的影响。虽然由空气分子引起的拉曼延迟非线性减弱了THz的产生，但四波混频被发现通过自相位调制、交叉相位调制和自陡峭来影响传播时积累的THz光谱。此外，利用局域电流理论，我们表明，激光到太赫兹转换效率与基本激光波长的标度强烈依赖于两种颜色之间的相对相位，脉冲宽度和形状，呈现一个普遍的标度律是不可能的。泵浦波长的幂的标度律可能仅提供THz产率增加的粗略估计。我们面对这些结果与全面的数值模拟强聚焦脉冲和细丝传播超过米范围的距离。
2016-12-08 physics.optics
Filamentation of Mid-IR pulses in ambient air in the vicinity of molecular resonances
通过监测等离子体密度和损耗以及不同聚焦强度下的光谱动力学和光束轮廓演化，实验研究了由中心为3.9 μm的数毫焦耳、90 fs中红外脉冲点燃的灯丝的特性。通过将聚焦从强（f=0.25 m）软化到松散（f=7 m），我们观察到从等离子体辅助聚焦到具有低等离子体密度的细丝的转变。在后一种情况下，双折射通过光束自对称化和空间自沟道来表现。在散聚焦情况下，非线性拉曼频移控制了光谱动力学，导致在4.2 μm附近与CO2共振峰重叠。在3.9 μm等离子体含量低的情况下，动态CO2吸收是能量损失的主要机制，并且单独或与其他非线性过程一起有助于强度的捕获。
2018-02-16 physics.optics
Mid-infrared femtosecond laser pulse filamentation in hollow waveguides: a comparison of simulation methods
这项工作比较了计算方法的激光脉冲在中空波导中的传播填充稀有气体在高压下，极端非线性光学在中红外波长区域的应用。随着光的波长λ=2π/k相对于泄漏波导的横向尺寸R增加，在传播时离开波导的光的损耗通常增加。现在研究这种结构的标准数值方法是基于近似泄漏波导模式的传播场的扩展。我们比较这种方法的一种新的方法，解决了在真实空间中的电场，并正确地捕捉通过波导管壁的能量损失。比较表明，基于扩展的方法高估了非线性整形脉冲波形中发生的损失。对于计算工作量的适度增加，新方法提供了一个物理上更准确的模型来描述现象（例如，极端脉冲自压缩）。
2013-03-22 physics.comp-ph physics.optics
Laser beam self-symmetrization in air in the multifilamentation regime
我们展示了在空气中经历多重折射的聚焦激光束的自发自对称性的实验和数值证据。当聚焦前产生的多个细丝接近焦点体积时，观察到对称化效应。这种现象归因于由光学克尔效应介导的光束的不同部分之间的非线性相互作用，这导致即使当光束由许多细丝组成的束时波矢量的对称重新分布。
2015-01-30 physics.optics
Coupled air lasing gain and Mie scattering loss: aerosol effect in filament-induced plasma spectroscopy
本文建立丝状诱导气溶胶荧光模型，揭示米氏散射与放大自发辐射的联合效应，并通过实验验证，为FIPS在大气遥感中的应用奠定基础。
2023-06-22 physics.optics
Demonstration of long-lived high power optical waveguides in air
我们证明了飞秒灯丝可以在空气中建立一个扩展的和强大的热波导结构，寿命为几毫秒，使高能量激光脉冲和高平均功率光束的非常长的距离引导和远距离投射成为可能。作为一个证明的原则，我们证明了指导110毫焦耳，7纳秒，532纳米脉冲的90%的吞吐量超过15瑞利长度在70厘米长的空气波导产生的长时间尺度的热弛豫的飞秒灯丝阵列。引导脉冲仅受我们可用的激光能量的限制。一般而言，这些波导应当对极高平均功率激光束的热晕效应具有鲁棒性。
2013-11-07 physics.optics
Intrapulse Impact Processes in Dense-Gas Femtosecond Laser Filamentation
本文从理论上研究了超短强激光脉冲作用下稠密气体中的能量增益和再分配过程。强场电离释放出的电子在振荡激光场的驱动下与邻近的中性原子碰撞，通过短程逆韧致辐射相互作用影响出射电子气的能量增益。这些碰撞也会引起原子的激发和碰撞电离，从而降低电子气体的能量。这些竞争过程的动力学模型的发展预测的流行率的激发原子电离原子的激光脉冲的结束。在高压气体中的脉冲过程中，大量激发原子的产生与高等人最近发现的脉冲尾流中的延迟电离动力学是一致的。[1]这种能量再分配机制提供了一种有效管理与强激光脉冲相互作用的致密气体中的激发与电离模式的方法，从而为这些设置中的诊断和控制开辟了新的途径。
2018-12-28 physics.optics physics.plasm-ph
Spectral broadening of 2 mJ femtosecond pulses in a compact air-filled convex-concave multi-pass cell
基于多程单元（MPC）的时间脉冲压缩器是近年来出现的一种强大而通用的解决方案，用于解决Yb基高功率超快激光器的长脉冲问题。然而，高能量（通常大于100 μ J）脉冲的光谱展宽仅在复杂的设置中实现，即，在大而昂贵的压力控制真空室中，以避免强烈的聚焦、电离和对镜子的损坏。在这里，我们提出了一个简单而紧凑的（60厘米长）多通细胞在环境空气中工作的2兆焦耳脉冲的光谱展宽。我们使用凹凸（CX/CC）设计取代了传统的带有凹凸（CC/CC）反射镜的Herriott单元，其中光束始终保持较大，从而最大限度地减少损坏并在环境空气中工作。我们展示了在100 kHz重复频率（200 W的平均功率）从2.1 nm（脉冲持续时间为670 fs）到24.5 nm的光谱带宽，支持133 fs的脉冲与96%的传输效率的光谱展宽2.1 mJ的脉冲。我们展示了这些脉冲的可压缩性下降到134 fs，并验证了光束的光谱均匀性类似于以前报道的CC/CC设计。据我们所知，这是CX/CC MPC压缩机的第一份报告，在空气中的高脉冲能量运行。由于其简单，占地面积小，成本低，我们相信这个演示将在超快激光社区产生重大影响。
2022-11-25 physics.optics
Time-Resolved Measurements of Cumulative Effects in Gas Dynamics Induced by High-Repetition-Rate Femtosecond Laser Filamentation
本文首次对 1 kHz 至 100 kHz 重复频率下飞秒激光成丝在空气中引起的累积流体动力学效应进行时间分辨测量，通过折射率和等离子体通道长度推断空气密度变化，发现高于 10 kHz 时出现稳态密度耗散。
2025-01-17 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Metal surface structuring with spatiotemporally focused femtosecond laser pulses
飞秒激光微加工由于飞秒激光脉冲的超短持续时间和峰值强度而在表面结构化中提供高精度和较少的热扩散。为了增加表面图案化的吞吐量，焦斑尺寸可以在松散聚焦的情况下扩大，然而，当脉冲在空气中传播时，这可能导致脉冲的非线性自聚焦。我们解决了这个问题，通过使用时空聚焦飞秒激光脉冲烧蚀的金属表面，这引起了改善的表面质量相比，与传统的聚焦方案。
2017-05-24 physics.optics
