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
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
Observation of Replica Symmetry Breaking in Filamentation and Multifilamentation
Universidade Federal de Pernambuco(伯南布哥联邦大学);Universidade Federal Rural de Pernambuco(伯南布哥联邦农村大学)
该研究实验观测并表征了飞秒激光丝状化中的复本对称破缺,证实单丝、多丝及锥形发射中均存在玻璃态光子态,揭示了与磁性的联系,深化了统计非线性光学理解。
2026-09-22 physics.data-an 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
Topologically constrained high intensity light propagation in air
University of Maryland(马里兰大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
本研究通过时空光学涡旋控制高强度激光脉冲在大气中的长距离纤维化,揭示了拓扑约束缺陷动态在非线性波传播中的作用。
2026-03-10 physics.optics physics.plasm-ph
Extended propagation of powerful laser pulses in focusing Kerr media
强非相干激光脉冲可以在聚焦克尔介质中传播比相干脉冲长得多的距离,这是由于快速相位混合阻止了横向偏振。该距离受到4波散射的限制,4波散射在小的横向波数处积累波,其中相位混合太慢而不能保持不相干性,从而防止双折射。然而,我们确定如何克服这一理论限制可以通过反击这种积累,通过横向加热的脉冲的随机波动的折射率。在这些新的制度,激光脉冲的传播距离显着延长,使可行的一类新的随机激光器,特别是,在等离子体中的超强随机激光器。
2016-06-01 nlin.CD physics.optics physics.plasm-ph
Self-compression of soliton-like laser pulses in the process of self-focusing
研究了飞秒激光脉冲在群速度反常色散的非线性介质中,当波包的自聚焦功率大于临界自聚焦功率数倍时,实现有效自压缩的可能性.对三维波包随准孤子场分布演化的定性分析结果得到了计算机模拟的证实。模拟结果表明,对于初始持续时间约为10个光周期的高功率激光脉冲,由于非线性色散的影响,相对于压缩不稳定性,所考虑的压缩机制是稳定的。我们证明了自压缩的激光脉冲在几毫焦耳的能级和高达一个光学周期的能量效率超过50%的可能性。
2017-02-07 physics.optics
Experimental and theoretical investigation of statistical regimes in random laser emission
我们提出了一个理论和实验研究,旨在表征随机激光器的统计制度。理论模拟和实验结果都表明了三个涨落区增加泵浦能量的可能性。初始高斯状态之后是Lévy统计,并且对于高泵浦脉冲能量再次恢复高斯统计。这些不同的统计制度是可能的,在弱扩散的活性介质,而该区域的Lévy统计消失时,介质是强扩散始终呈现高斯区与平滑的发射光谱。实验和理论同意在确定随机激光器的统计制度的关键参数的识别。
2013-09-10 physics.optics
Propagation of ultra-short, resonant, ionizing laser pulses in rubidium vapor
研究了超短激光脉冲在铷原子蒸气中的传输。这些脉冲的强度足以使原子发生共振,并直接与780 nm的$D_2$谱线共振。我们推导出一个相对简单的理论计算原子的非线性光学响应和调查的竞争效应的强共振非线性和电离介质中使用计算机模拟。发现脉冲能量的非线性自沟道产生了完全电离的连续等离子体通道。我们评估的长度,宽度和均匀性所产生的等离子体通道的各种值的脉冲能量和初始聚焦,以确定制度的最佳应用等离子体波加速器设备,如正在建设的AWAKE合作在欧洲核子研究中心。讨论了与激光脉冲在大气中传播的异同。
2019-05-09 physics.optics physics.plasm-ph
Attosecond Inner-Shell Lasing at Angstrom Wavelengths
本文研究埃级波长阿秒内壳层激光,发现高强度XFEL驱动铜和锰时会出现类似光学领域的强激光效应,通过三维麦克斯韦-布洛赫理论揭示其空间和光谱特性,模拟表明脉冲脉宽小于100阿秒,相干性为量子X射线光学应用奠基。
2025-02-14 physics.atom-ph physics.optics
Self-compression of spatially limited laser pulses in a system of coupled light-guides
从离散的非线性薛定谔方程出发,对二维等间距光纤系统中波包的自作用特性进行了解析和数值研究。本文用变分法导出了高斯波包特征尺度的自洽方程,并在功率$\mathcal{P} < 10 \mathcal{P}_\text{cr}$略大于自聚焦临界功率时,用数值方法证明了这些方程。在更高的功率下,光束变得弯曲,并且由于相邻光导之间的相互作用的非线性破坏,它们的振幅受到限制。这使得不可能将强大的光束收集到单个光导中。变分分析表明,类孤子激光脉冲在三维自聚焦到中心光波导的过程中可能发生绝热自压缩。然而,在自压缩过程中,场振幅的进一步增加导致纵向调制不稳定性的发展,并在中心光纤中形成一组光子弹。在空心波束的状态下,取向不稳定性成为主要的。结果,可以在位于环上的光纤中形成一组光子弹。
2017-09-18 physics.optics
Statistical regimes of random laser fluctuations
本文从理论和数值计算两方面研究了随机放大介质中光的统计涨落。光的扩散运动的特征尺度导致取决于外部控制参数的高斯或幂律(Levy)分布的波动。在列维制度,输出脉冲是非常不规则的,导致巨大的偏差,从平均场的描述。蒙特卡罗模拟的简化模型,其中包括人口的媒体,演示了两个统计制度,并提供了一个比较与动力学速率方程。波动的不同统计有助于解释文献中报道的最近的实验观察。
2007-02-07 cond-mat.dis-nn physics.optics
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
Statistical regimes of electromagnetic wave propagation in randomly time-varying media
本文通过不变嵌入方法研究随机时变介质中的电磁波传播,发现初始单向输入呈现三种统计规律,而双向输入为对数正态分布,为时间调制系统提供了统一统计框架。
2025-09-01 cond-mat.dis-nn physics.optics
Energy limit for linear-to-nonlinear femtosecond laser pulse focusing in air
紧聚焦的高功率超短激光脉冲在光学介质中的传播通常受到介质光学非线性的显著影响,介质光学非线性可以显著地影响非线性焦点周围的激光脉冲参数,并且导致焦腰的不可避免的并且通常不期望的空间失真。本文介绍了飞秒钛宝石激光脉冲在不同空间聚焦下在空气中传输的实验研究和数值模拟结果。我们集中研究了脉冲发生偏转时,从线性到非线性的不同聚焦状态下的光谱-角变换和空间变换。对于第一次,我们发现的激光脉冲数值孔径范围,即,从NA=0.002至0.005(激光脉冲能量为1 mJ),其中激光脉冲的频率-角谱和脉冲空间形状的失真是最小的。通过数值模拟,得到了在较宽的聚焦条件范围内,激光脉冲在空气中发生线性聚焦和强非线性聚焦的阈值能量和峰值功率。这种能量极限被证明是减少与脉冲数值孔径增强。我们的研究结果确定了激光脉冲的数值孔径和能量足以获得最大的激光强度与良好的光束质量周围的焦点适合于各种激光微图案化和微加工技术。
2021-04-05 physics.ao-ph physics.optics
Waveshape of THz radiation produced by two-color laser-induced air plasmas
本研究提出增强型锥形发射模型,理论分析双色激光空气等离子体产生太赫兹辐射的空间光谱分布,揭示有效等离子体长度与退相长度差异,并发现光学像差降低转换效率并致光谱不对称。
2024-06-18 physics.optics physics.plasm-ph