高强度飞秒脉冲在BK9玻璃中引发多次重新聚焦研究

"这篇研究论文深入探讨了松散聚焦的高强度飞秒脉冲在BK9玻璃中的多重新聚焦现象。实验和数值模拟相结合，揭示了当120飞秒的激光脉冲以超过自聚焦临界功率500倍的高功率照射BK9玻璃时，会发生多次重新聚焦和细灯丝的形成。文中报告了沿脉冲传播方向观察到的最多五个重新聚焦的峰值，并且分析了等离子体发光强度与脉冲能量之间的关系。这项工作由哈尔滨工业大学威海分校的光学电子科学系的研究团队完成，作者包括刘文俊、林翔、庞丽慧和宋晓伟。" 这篇论文的核心知识点主要包括以下几个方面： 1. **飞秒脉冲技术**：飞秒脉冲是一种极短的激光脉冲，持续时间仅为千万亿分之一秒（1飞秒等于10^-15秒），具有极高的频率和能量密度。这种技术在超快非线性光学、生物医学、材料加工等领域有着广泛的应用。 2. **自聚焦现象**：在高功率激光脉冲通过透明介质时，由于非线性光学效应，光束可以自我聚焦，形成一个非常小的焦点，这被称为自聚焦。自聚焦临界功率是使激光开始自聚焦所需的最低功率阈值。 3. **松散聚焦**：与传统的紧密聚焦不同，松散聚焦是指激光脉冲在入射到样本时的聚焦程度较低，这可以防止过强的局部功率密度导致的破坏，同时在较宽区域内产生非线性效应。 4. **多重新聚焦**：在本文中，研究人员发现即使在松散聚焦条件下，高功率飞秒脉冲也能在BK9玻璃中诱导出多次重新聚焦事件，这表明非线性光学效应在较宽区域内仍然活跃，并且可以通过控制聚焦条件来调节这一过程。 5. **细灯丝形成**：细灯丝是指在透明介质中形成的长而细的等离子体通道，通常伴随着自聚焦过程。这些细灯丝可以维持激光的能量传输并防止其在局部区域过度集中，对于激光传输和能量沉积有重要意义。 6. **等离子体发光强度**：等离子体是由激光诱导的介质电离产生的，其发光强度反映了激光能量的沉积和分布。通过研究等离子体发光强度与脉冲能量的关系，可以理解非线性过程的动力学和能量转移机制。 7. **BK9玻璃**：BK9是一种常用的光学玻璃，具有良好的透光性和均匀性，常用于光学元件制造。在本文中，它作为研究激光与透明介质相互作用的理想媒介。 这项研究不仅提供了对高强度飞秒脉冲在透明介质中非线性行为的深入理解，也为激光加工、光通信和光学成像等应用提供了理论基础和技术参考。