基于四瓣高斯飞秒激光的多丝阵列产生与调控

Abstract

基于亥姆霍兹波动方程和非线性传输波动方程，模拟了四瓣高斯飞秒激光在空气中线性传输和非线性传输的光强空间分布，以期获得规则的多丝阵列稳定传输。研究结果表明，当初始入射激光功率相对较强时，基于四瓣高斯飞秒激光光束可获得规则的多丝阵列产生。通过改变初始束腰半径和光束阶数，实现对光丝阵列间距的调控。光丝阵列间距大于背景能量池尺寸时，光丝阵列将稳定传输且间距保持不变；小于背景能量池尺寸时，多丝相互融合进而形成稳定的单丝。当初始入射激光功率相对较弱且大于自聚焦阈值功率时，将会出现多次自聚焦现象，最终形成稳定的单丝传输。该研究提供了一种产生二维规则飞秒激光光丝阵列的方法，将为基于飞秒激光多丝阵列的实际应用，如太赫兹波增强、空气激光增强、遥感探测、微波通道以及微粒捕获等，提供理论依据。