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
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
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
The clamped intensity of femtosecond laser pulses varying with gas pressure in the presence of external focusing
我们进行了理论研究的钳位激光强度内的灯丝等离子体作为一个功能的气体压力与外部聚焦。与自聚焦条件下的被夹持强度与气压无关不同，外聚焦条件下的被夹持强度随气压的增加而减小。我们的研究结果可以解释飞秒激光诱导的391-nm前向发射和荧光信号随氮气压力的变化。
2022-05-14 physics.optics physics.plasm-ph
Generation of spherical and cylindrical shock acoustic waves from optical breakdown in water, stimulated with femtosecond pulse
利用阴影照相技术，我们观察到了Cr：Mg_2O_3飞秒激光束在水中激发的光学击穿产生的冲击声波，发现了仅改变激光脉冲能量产生冲击波的两种不同机制。在低能量下，激光束腰处产生单一的球形激波，其半径随能量的增加趋于饱和。在较高的能量下，水中发射长激光丝，导致圆柱形冲击波的产生，其经度随激光脉冲能量呈对数增加。根据阴影图，我们估计冲击波前的最大速度为2300+/-150 m/s，压力为1.0+/-0.1 GPa
2014-03-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Experimental Tests of the New Paradigm for Laser Filamentation in Gases
自20世纪90年代中期被发现以来，气体中的超快激光细丝一直被描述为克尔自聚焦和自由电荷散焦之间动态平衡的产物，这些电荷是通过光束轴上的多光子电离产生的。这种已建立的范例最近受到了一种建议的挑战，即克尔效应饱和，甚至在高强度的光下改变符号，并且这种符号反转，而不是自由电荷散焦，是负责激光灯丝扩展传播的主要机制。我们报告定性测试的新理论的基础上，在空气和氩气中的飞秒激光灯丝的等离子体密度的电气和光学测量。我们的研究结果始终支持既定的范式。
2010-10-12 physics.optics physics.plasm-ph
Particle-In-Cell simulations of the filamentation process in magnetized radio-frequency plasmas
本文通过二维粒子模拟研究磁化射频等离子体中丝状结构的形成与演化，揭示其经历双阶段动力学过程，并阐明磁力与电力分别驱动电子和离子聚集以塑造丝状结构的机制。
2025-03-31 physics.plasm-ph
Picosecond laser filamentation in air
对强非线性自作用效应和空气电离作用下皮秒激光脉冲在空气中的传输进行了实验和数值研究。用于数值分析的模型是基于非线性传播的光场耦合的速率方程的各种离子物种和等离子体温度的生产。我们的结果表明，等离子体驱动的强度钳位现象，这是至关重要的飞秒激光的约束，皮秒脉冲成立。此外，脉冲的时间失真也受到限制，脉冲注量也被箝位。所得到的皮秒折射机制的独特特征是产生了一个宽的、完全电离的空气通道，纵向和横向都是连续的，这可能有助于许多应用。
2016-01-11 physics.optics physics.plasm-ph
A hybrid full-wave Markov chain approach to calculating radio-frequency wave scattering from Scrape-off Layer filaments
射频（RF）波与边缘湍流的相互作用改变了入射波谱，对托卡马克中的RF加热和电流驱动产生重要影响。以前的LH散射模型要么使用弱湍流近似，或处理更现实的，在光线跟踪限制的附加湍流。在这项工作中，引入了一个新的模型，保留了全波效应的射频散射在湍流。首先，米氏散射技术模拟入射波与单个高斯灯丝的相互作用。接下来，一个有效的微分散射宽度推导出的统计合奏的细丝。最后，马尔可夫链求解板几何中的透射波谱。该模型适用于电流驱动的左发动。由此产生的波谱在波数角空间中不对称加宽。在以前的LH散射模型中没有考虑这种不对称性。修改后的波谱耦合到射线追踪/福克-普朗克求解器（GENRAY/CQL 3D），以研究其对电流驱动的影响。所得的电流分布被极大地改变，并且轴上电流显著增加，离轴峰值减小。这归因于修改后的波谱的一部分，其在第一次通过期间强烈地在轴上阻尼。
2021-08-16 physics.plasm-ph
Interaction of radio frequency waves with cylindrical density filaments -- scattering and radiation pressure
射频（RF）波在托卡马克装置中的传播会受到边缘等离子体中存在的边界结构的影响。波被反射、折射和衍射，导致加热和/或电流产生的效率降低。用全波解析理论研究了单根圆柱形灯丝对射频波（低杂波、螺旋波和离子回旋波）的散射。分析揭示了各种常见的散射功能之间的三种不同的RF波，可以推断通过检查冷等离子体色散关系。物理直觉在理解实验观察和复杂数值模拟的结果方面很有用。虽然灯丝可以影响RF波的传播，但是由波施加的辐射力可以影响灯丝。灯丝上的力是用麦克斯韦应力张量确定的。1905年，坡印廷第一个评估和测量了两种不同电介质分离界面上的辐射力。对于在真空中传播并入射到玻璃表面上的普通光，坡印廷指出，表面被“拉”向真空。在磁化冷等离子体中，存在两种独立的波模。即使这些模式中只有一个被RF天线激发，灯丝也会将功率耦合到另一个模式，这是边界条件的结果。散射的这个方面对辐射力的影响超出了坡印廷的开创性贡献。力的方向取决于入射波的偏振和灯丝内部和附近的波的模式结构。它可以将灯丝拉向RF源或将其推开。对于所有三种波，力足够大，可以影响细丝的运动，并且可以通过实验测量。可以使用RF波来修改边缘湍流。
2021-08-03 physics.plasm-ph
Characterization of a laser filament-induced plasma in air at 10 kHz using optical emission spectroscopy
本研究利用光学发射光谱表征10 kHz高重复频率飞秒激光成丝诱导的空气等离子体，测量其温度、电子密度和物种衰减动力学，并提出一种更全面的诊断方法。
2025-08-05 physics.optics physics.plasm-ph
Stable intense 1 kHz supercontinuum light generation in air
超连续谱（SC）光源在凝聚态科学、生物学、物理学和化学等领域具有重要的应用价值。与常用的光子晶体光纤和块体材料相比，飞秒激光在气体中的激发具有不受损伤的特性，可以产生超连续谱。一个瓶颈问题是在kHz重复率水平下来自灯丝诱导的自加热的强抖动。我们证明了稳定的kHz超连续谱产生直接在空气中与多个兆焦耳级的脉冲能量。这是通过等离子体波导和库仑相互作用的作用向空气等离子体灯丝施加外部DC电场来实现的。1kHz空气丝诱导的SC光的指向和强度抖动都减小了2倍以上。这为在空气中产生稳定的强SC和其他基于激光灯丝的应用提供了机会。
2020-06-20 physics.optics physics.plasm-ph
Filament based Ionizing Radiation Sensing Technology
针对传统电离辐射探测范围短、威胁操作人员的问题，提出基于飞秒激光飞丝的新型电离辐射传感技术FIRST，阐明其作用机制，为电离辐射遥感提供新途径。
2023-06-09 physics.optics physics.plasm-ph
Axisymmetric model for 1-color laser filament THz emission
本研究提出一种用于单色激光光丝THz发射计算的三维轴对称光束传播模型，结合两种THz发射模型验证发现，非线性传播对THz信号振幅影响大，对频率成分和角分布影响极小。
2025-03-23 physics.optics physics.plasm-ph
Distinct stages of radio frequency emission at the onset of pedestal collapse in KSTAR H-mode plasmas
利用在KSTAR托卡马克装置上研制的高速宽带射频（0.1-1 GHz）频谱分析仪，发现在高约束放电中，基座崩塌处出现几个不同的射频发射阶段。与2-D电子回旋辐射（ECE）图像的比较表明，每个阶段都与外侧中平面边缘的瞬时条件有关。首先，高次谐波离子回旋辐射（ICE）与崩溃前的几十微秒内的边缘的非模态瞬态扰动的外观加强。然后，在非模态灯丝的突发开始处，RF发射朝向高频范围（< 500 MHz）变宽。在暗条爆发引发的基座塌陷过程中，伴随着额外的暗条爆发出现快速啁啾（1-3 μs）。RF谱和微扰结构之间的强相关性提供了重要的线索边缘局域模式的稳定性和离子动力学在等离子体边界。
2018-03-26 physics.plasm-ph
Turbulent Origin of the Galactic-Center Magnetic Field: Nonthermal Radio Filaments
在过去的二十年里，人们对银河系中心磁场活动的起源进行了大量的研究。最流行的假设之一是假设极向几何的毫高斯磁场遍布银河系中心区域的内部几百秒差距。然而，有越来越多的观测证据表明，在这一地区的大规模分布的一个弱得多的领域B \lesssim 10微G。在这里，我们提出银河系中心的磁场起源于湍流活动，这是已知的是极端的中央百秒差距。图中磁场能量的空间分布是高度断续的，强场区具有连续结构。我们提出，所观察到的非热射电细丝出现在（或，可能，可以确定）这样的强磁化区域。同时，大尺度扩散磁场较弱。这两个结果都可以解释银河系中心区域的磁场测量结果。此外，我们还讨论了星团的电离外流在产生垂直于银道面的长磁化细丝中的作用。
2005-12-14 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Experimental Demonstration of Beam-Driven Wakefield Acceleration in Laser-Plasma Filament
INFN-LNF（意大利国家核物理实验室）；Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Racah Institute of Physics, Hebrew University（希伯来大学拉卡物理学研究所）
本研究通过实验演示了利用激光等离子体丝实现束驱动激荡加速，展示了超过250 MV/m的加速场，并验证了该方法在高重复率和可控等离子体参数方面的优势。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Filamentation of Fast Radio Bursts in magnetar winds
磁星是快速射电暴（FRB）最有希望的起源。通过磁星风传播的强无线电波会受到非线性效应的影响，包括调制/传播不稳定性。我们推导了磁主导对等离子体中传播的强波调制的色散关系，重点是无量纲强度参数$a_0\lesssim 1$，并讨论了FRB的影响。作为不稳定性的影响，FRB辐射强度发展垂直于风磁场方向的片。当FRB阵面扩展到不稳定性结束的半径之外时，辐射片由于衍射而散射。FRB散射时间尺度取决于磁星风的性质。在冷风中，典型的散射时间尺度是频率为$ν\sim 1{\rm\; GHz}$的$τ_{\rm sc}\sim{\rm\; μs-ms}$。散射时间尺度在低频处随着$τ_{\rm sc}\proptoν^{-2}$的缩放而增加。FRB 181112的最亮脉冲的频率依赖性加宽与这种缩放一致。从脉冲的散射时间尺度，可以估计风的洛伦兹因子大于几十。在暖风中，散射时间尺度可以接近$τ_{\rm sc}\sim{\rm\; ns}$。然后散射产生具有大带宽的所观察强度的频率调制，$Δν\sim 1/τ_{\rm sc}\gtrsim 100{\rm\; MHz}$。在FRB中观察到的宽带频率调制可能是由于温暖磁星风中的散射。
2022-01-26 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Near-field perturbation of laser filament enabling simultaneous far-field THz diagnosis and broadband calculus processing
Terahertz Technology Innovation Research Institute, Terahertz Spectrum and Imaging Technology Cooperative Innovation Center, Shanghai Key Lab of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学太赫兹技术创新研究院、太赫兹谱与成像技术协同创新中心、现代光学系统上海市重点实验室）；Shanghai Institute of Intelligent Science and Technology, Tongji University（同济大学上海智能科学与技术研究院）；Tera Aurora Electro-optics Technology Co., Ltd（上海泰奥光电科技有限公司）；Faculty of Physics and International Laser Center, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系及国际激光中心）
通过近场扰动实现激光丝的远场THz诊断和宽带微分处理，提升等离子体-THz相互作用的理解并推动新型全光学信号处理技术。
2025-12-01 physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of the Filamentation Instability in Pair Plasmas
本研究通过全动力学PIC模拟揭示非磁化成对等离子体中丝状不稳定性形成密度丝及波导式传播的机制，并估算并合时间尺度及其对FRB观测的影响。
2023-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Filamentation-Assisted Isolated Attosecond Pulse Generation
本研究提出丝化辅助的孤立阿秒脉冲产生机制，利用半无限气池中激光丝化的时空整形与相位匹配效应，在多种气体中实现稳定高对比度的超短阿秒脉冲，为阿秒科学与后压缩技术发展提供新路径。
2024-12-09 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
