[发明专利]可控形状长寿命激光等离子体通道的发生装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光等离子体领域，具体是一种可控形状长寿命激光等离子体通道的发生装置。

背景技术

超短激光脉冲在非线性介质中传输时，当光克尔效应引起的自聚焦和光束衍射以及等离子体自散焦达到平衡状态时，光束将出现成丝现象。由于成丝现象在诸如大气污染探测、雷电控制等方面存在广泛的应用前景，因此引起人们极大的研究热情。在实验中已经观察到超短激光脉冲在气体及液体中出现稳定的光学成丝，形成的等离子体通道长度可达上千米。在实际应用中人们不仅仅希望增加等离子体通道的长度，更加希望能产生形状可以控制的、长寿命的等离子体通道。目前报导的等离子体通道寿命都在皮秒及纳秒量级，通过双脉冲、脉冲序列等方法也只能将等离子体通道的寿命延长到1微秒左右。本发明提出了一种等离子体通道的发生装置，能产生寿命达400微秒且形状可以灵活控制的等离子体通道，并且所需要的超短脉冲功率低，通过此装置能方便快捷的实时监测等离子体通道的形状及寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种可控形状长寿命激光等离子体通道的发生装置，能够方便快捷的产生形状可以控制的，长寿命的激光等离子体通道，并能进行实时监测等离子体通道的形状及寿命。

本发明所采用的技术方案是：一种可控形状长寿命激光等离子体通道的发生装置，包括超短脉冲光源、氦氖激光光源、光学衰减片、光束形状控制器、反射镜、二向色镜、非线性液体介质、光垃圾盒、分束镜、光阑、光电探测器、示波器、精密探测器。其特征在于，超短脉冲光源产生的超短脉冲作为泵浦光，用来产生等离子体通道；氦氖激光光源产生的激光作为探测光，用来实时监测激光等离子体通道的形状及寿命。泵浦光依次经过第一光学衰减片、光束形状控制器、反射镜、第一二向色镜、非线性液体介质、第二二向色镜到达光垃圾盒。探测光依次经过第一二向色镜、非线性液体介质、第二二向色镜、到达分束镜，此时探测光被分束镜分成光强不一样的两束光，弱光经第二光学衰减片到达精密探测器，用于实时监测等离子体通道的形状；强光经光阑、光电探测器到达示波器，用于实时监测等离子体通道的寿命。

所述超短脉冲光源采用钛宝石再生放大激光器。

所述氦氖激光光源采用氦氖激光器。

所述光学衰减片为可调节金属膜中性密度渐变滤光片。

所述光束形状控制器采用空间光强度调制器。

所述反射镜为前表面镀银反射镜。

所述二向色镜对波长为800nm的激光反射率99.9%，对波长为632nm的激光透射率99.9%。

所述非线性液体介质为二硫化碳。

所述光垃圾盒为杂散光收集器。

所述分束镜对波长为632nm的激光分光比为1:9。

所述光阑为圆孔可变光阑。

所述光电探测器为高速硅光电探测器（Thorlabs，DET110）。

所述示波器为高频采样示波器（Tektronix，TDS3054B，500MHz）。

所述精密探测器为CCD Camera。

本发明的工作原理是：

钛宝石再生放大激光器发出的泵浦脉冲，在非线性液体介质中传输时，随着传输距离的增加将会电离产生等离子体通道。由于泵浦脉冲的空间强度分布为高斯分布，导致等离子体通道中电子密度分布服从高斯分布，可以表示为：

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