في الآونة الأخيرة ، قام فريق بحثي من مختبر مفتاح الدولة لفيزياء الليزر ذات المجال القوي ،معهد شنغهاي للبصريات والآلات الدقيقةاكتشفت الأكاديمية الصينية للعلوم ظاهرة أنه كلما زاد تردد تكرار الليزر ، زادت الكثافة الضوئية للخيوط في عملية فتيل ليزر الفيمتوثانية عالي التردد على نطاق mJ وخيوط الغلاف الجوي ، وطرح فتيل جوي ليزر فيمتوثانية. تأثير تراكم النبض على أساس "ثقب منخفض الكثافة". يتم تقديم صورة فيزيائية لتأثير تراكم النبضات في الغلاف الجوي على أساس "ثقوب منخفضة الكثافة". تم نشر الورقة ذات الصلة فيعلوم وهندسة الليزر عالية الطاقة.
مع التطور السريع للكيلوهرتز وحتى 1 0 ليزر الفيمتوثانية عالي التردد 1 0 0 كيلو هرتز ، يوفر فتيل الغلاف الجوي بالليزر الفيمتوثاني عالي التردد فرصًا غير مسبوقة للمعالجة بالليزر ، والاتصالات الخارقة للضباب ، وتوليد المطر السحابي بالليزر ، والبرق بالليزر والتطبيقات الأخرى . نظرًا للاسترخاء الحراري الضوئي لجزيئات الهواء على نطاق ملي ثانية ، فإن تأثير تراكم النبض أثناء الفتيل الجوي لليزر الفيمتوثانية عالي التردد أمر لا مفر منه ، وفهم متعمق لتأثير تأثير تراكم النبض على عملية الليزر عالي التردد الفتيل هو المفتاح لمزيد من التطوير للتطبيقات الجديدة لخيوط الليزر في الغلاف الجوي. مع التركيز على القضايا الرئيسية المذكورة أعلاه ، أجرى فريق البحث فتيل الغلاف الجوي باستخدام ليزر فيمتوثانية بتردد ثقيل يصل إلى 100 كيلو هرتز وطاقة نبضية تبلغ 0.4 ملي جول. وجد فريق البحث أنه كلما زاد طول الخيط عند التردد الثقيل الأعلى ، كلما كان تألق النبضة الواحدة أضعف ، وكلما كان التوافقي الثالث الناتج عن الفتيل أقوى ، وعتبة انهيار التفريغ عالي الجهد المستحث تم تقليله ، والآلية الفيزيائية لقناة الهواء ذات التردد العالي بكثافة منخفضة تم اقتراحها مبدئيًا من خلال التأثير التراكمي للنبض ［(A). بحوث الضوئيات المتقدمة 4 ، 2200338 (2023)].
في هذا العمل ، قام الباحثون بحساب عملية الفتيل لنبضة ليزر واحدة فيمتوثانية عن طريق المحاكاة العددية ، وحصلوا على التوزيع المكاني لكثافة البلازما الخيطية ، وحساب حرارة تعقيد البلازما بناءً على كثافة البلازما ، ودمجها مع التوصيل الحراري. معادلة للحصول على "الثقوب منخفضة الكثافة" التي يسببها الفتيل عند ترددات تكرار مختلفة. يتم تصحيح معاملات الارتباط لمعادلة المحاكاة العددية للانتقال غير الخطي لنبضات الليزر فيمتوثانية بواسطة "الثقوب منخفضة الكثافة" للحصول على نتائج تشكيل الفتيل لنبضات الليزر بترددات تكرار مختلفة ، وظاهرة شدة تكوين الشعيرات تم العثور على أجواء مكثفة من الليزر فيمتوثانية مع زيادة تكرار التكرار. من خلال قياس تألق جزيئات النيتروجين وأيونات النيتروجين المستحثة بواسطة الشعيرة لتوصيف شدة الضوء داخل الشعيرة ، أكدت التجارب التوقع النظري ووضحت بنجاح قاعدة التباين في شدة الضوء داخل الفتيل الجوي الناجم عن نبضات ليزر الفيمتوثانية بتكرار مختلف الترددات ، التي وفرت أساسًا علميًا موثوقًا للفهم المتعمق للخيوط الجوية لليزر الفيمتو ثانية عالي التردد وتطوير تطبيقاتها الجديدة.
هذا العمل مدعوم من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين ، والبرنامج الرئيسي للتعاون الدولي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ، وبرنامج العلوم والتكنولوجيا لبلدية شنغهاي.
الشكل 1 الحسابات النظرية للتطور المكاني لشدة تكوين الخيوط الجوية لليزر الفيمتوثانية ثقيل التردد عند 1 0 0 هرتز و 1 0 00 هرتز لطاقات نبضية مختلفة: (أ) 0.1 مللي جول ، (ب) 0.2 مللي جول ، (ج) 0.7 مللي جول و (د) 1.2 مللي جول.
الشكل 2 النتائج التجريبية لـ 100 هرتز و 1000 هرتز من الليزر الثقيل التردد غير الخطي تغير متوسط شدة النقل غير الخطي مع طاقة نبضة الليزر (أ) وتغير شدة الضوء داخل الفتيل مع تردد الليزر الثقيل عند طاقة نبضة ليزر تبلغ 1.2 مللي جول (ب) . (ج) و (د) هما نتائج المحاكاة العددية المقابلة. (هـ) توزيع كثافة جزيئات الهواء في المنطقة منخفضة الكثافة بترددات تكرار مختلفة.
