[发明专利]超短脉冲强激光在空气中形成光波导的方法及其装置

摘要

本发明提出超短脉冲强激光在空气中形成光波导的方法及其装置，具体为在超短脉冲激光器的输出端，沿光轴方向放置一个光束整形器件和聚焦透镜，并使经过光束整形器件的激光束形成空心圆锥形状的激光束并独立传播，其横截面强度为圆环分布，该激光束通过聚焦透镜时，在聚焦面处形成环形光斑，并因非线性效应而产生环形对称型光丝(filament)。该光丝形成的同时，超强激光会使空气电离而产生等离子体。等离子体本身为热源，被电离区域的空气密度低，折射率低。相对而言，圆柱内部，即未被电离区，空气密度高，折射率高，形成圆柱对称型光波导结构。又因空气热导率低，达到热学平衡所需时间在ms量级或更长，从而形成了一个具有毫秒寿命的光波导。此外，该光波导可以通过调控脉冲激光的圆环分布参数，可以用来实现传输不同模式的激光束。

主权项

一种超短脉冲强激光在空气中形成光波导方法，其特征在于按以下步骤进行：在超短脉冲激光器的输出端沿光轴方向放置一个光束整形器件和聚焦透镜，使得超短脉冲激光器输出的超短脉冲强激光经过所述的光束整形器件和聚焦透镜后在空气中形成环形对称光丝(filament)；在该光丝形成的同时，强激光使空气分子电离，产生等离子体通道，然后利用等离子体热效应形成圆柱对称型光波导。