हाल ही में, स्ट्रॉन्ग-फील्ड लेजर फिजिक्स की राज्य कुंजी प्रयोगशाला की एक शोध टीम ने,शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ ऑप्टिक्स एंड प्रिसिजन मशीनरीचीनी विज्ञान अकादमी ने इस घटना की खोज की कि लेजर पुनरावृत्ति आवृत्ति जितनी अधिक होगी, उच्च आवृत्ति एमजे-स्केल फेमटोसेकंड लेजर फिलामेंटेशन और वायुमंडलीय फिलामेंटेशन की प्रक्रिया में फिलामेंट की ऑप्टिकल तीव्रता उतनी ही अधिक होगी, और एक फेमटोसेकंड लेजर वायुमंडलीय फिलामेंटेशन को आगे बढ़ाया नाड़ी संचय प्रभाव "कम घनत्व छेद" पर आधारित है। "कम घनत्व वाले छिद्रों" के आधार पर वायुमंडलीय फिलामेंटेशन पल्स संचय प्रभाव की एक भौतिक छवि प्रस्तुत की गई है। संबंधित पेपर में प्रकाशित किया गया थाहाई पावर लेजर विज्ञान और इंजीनियरिंग।
KHz और यहां तक कि 1 00kHz उच्च-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर के तेजी से विकास के साथ, उच्च-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर वायुमंडलीय फिलामेंटेशन लेजर प्रसंस्करण, कोहरे-भेदी संचार, लेजर क्लाउड वर्षा उत्पादन, लेजर लाइटनिंग और अन्य अनुप्रयोगों के लिए अभूतपूर्व अवसर प्रदान करता है। . वायु अणुओं के मिलीसेकेंड-स्केल फोटोथर्मल छूट के कारण, उच्च आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर के वायुमंडलीय फिलामेंटेशन के दौरान पल्स संचय प्रभाव अपरिहार्य है, और उच्च आवृत्ति लेजर की प्रक्रिया पर पल्स संचय प्रभाव के प्रभाव की गहराई से समझ फिलामेंटेशन लेजर वायुमंडलीय फिलामेंटेशन के नए अनुप्रयोगों के आगे के विकास की कुंजी है। उपरोक्त प्रमुख मुद्दों पर ध्यान केंद्रित करते हुए, अनुसंधान टीम ने 100 kHz तक की भारी आवृत्ति और 0.4 mJ की पल्स ऊर्जा के साथ एक फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग करके वायुमंडलीय फिलामेंटेशन किया है। शोध दल ने पाया है कि फिलामेंट जितनी अधिक भारी आवृत्ति पर होता है, एकल नाड़ी की प्रतिदीप्ति उतनी ही कमजोर होती है, फिलामेंट द्वारा प्रेरित तीसरा हार्मोनिक उतना ही मजबूत होता है, और प्रेरित उच्च-वोल्टेज डिस्चार्ज ब्रेकडाउन की सीमा होती है। कम हो गया, और कम घनत्व पर उच्च-भारी-आवृत्ति वायु चैनल का भौतिक तंत्र शुरू में नाड़ी संचयी प्रभाव (ए) के माध्यम से प्रस्तावित किया गया है। उन्नत फोटोनिक्स अनुसंधान 4, 2200338 (2023)]।
इस कार्य में, शोधकर्ताओं ने संख्यात्मक सिमुलेशन द्वारा एकल फेमटोसेकंड लेजर पल्स की फिलामेंटेशन प्रक्रिया की गणना की, फिलामेंट प्लाज्मा घनत्व का स्थानिक वितरण प्राप्त किया, प्लाज्मा घनत्व के आधार पर प्लाज्मा की जटिलता की गर्मी की गणना की, और गर्मी चालन के साथ जोड़ा विभिन्न पुनरावृत्ति आवृत्तियों पर फिलामेंट द्वारा प्रेरित "कम घनत्व वाले छेद" प्राप्त करने के लिए समीकरण। फेमटोसेकंड लेजर दालों के गैर-रेखीय संचरण के लिए संख्यात्मक सिमुलेशन समीकरण के सहसंबंध गुणांक को विभिन्न पुनरावृत्ति आवृत्तियों के साथ लेजर दालों के फिलामेंट-गठन परिणाम प्राप्त करने के लिए "कम-घनत्व छेद" द्वारा ठीक किया जाता है, और यह घटना कि फिलामेंट-गठन की तीव्रता फेमटोसेकेंड तीव्र लेजर वायुमंडल में वृद्धि के साथ पुनरावृत्ति आवृत्ति पाई जाती है। फिलामेंट के अंदर प्रकाश की तीव्रता को चिह्नित करने के लिए फिलामेंट द्वारा प्रेरित नाइट्रोजन अणुओं और नाइट्रोजन आयनों की प्रतिदीप्ति को मापकर, प्रयोगों ने सैद्धांतिक अपेक्षा की पुष्टि की और विभिन्न पुनरावृत्ति के साथ फेमटोसेकंड लेजर पल्स द्वारा प्रेरित वायुमंडलीय फिलामेंट के अंदर प्रकाश की तीव्रता के भिन्नता नियम को सफलतापूर्वक समझाया। आवृत्तियों, जिसने उच्च-दोहराव-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर के वायुमंडलीय फिलामेंटेशन की गहन समझ और उनके नए अनुप्रयोगों के विकास के लिए एक विश्वसनीय वैज्ञानिक आधार प्रदान किया।
यह कार्य चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन, चीनी विज्ञान अकादमी के अंतर्राष्ट्रीय सहयोग के प्रमुख कार्यक्रम और शंघाई नगर पालिका के विज्ञान और प्रौद्योगिकी कार्यक्रम द्वारा समर्थित है।
चित्र 1 विभिन्न नाड़ी ऊर्जाओं के लिए 1{5}}{7}} हर्ट्ज और 1{9}}00 हर्ट्ज पर भारी-आवृत्ति फेमटोसेकंड लेजर की वायुमंडलीय फिलामेंट-गठन तीव्रता के स्थानिक विकास की सैद्धांतिक गणना: (ए) 0.1 एमजे, (बी) 0.2 एमजे, (सी) 0.7 एमजे और (डी) 1.2 एमजे।
चित्र 2: 100 हर्ट्ज और 1000 हर्ट्ज हेवी-फ़्रीक्वेंसी लेज़र नॉनलाइनियर ट्रांसमिशन के प्रायोगिक परिणाम, लेज़र पल्स एनर्जी (ए) के साथ औसत तीव्रता भिन्नता और 1.2 एमजे (बी) की लेज़र पल्स एनर्जी पर लेज़र हेवी-फ़्रीक्वेंसी के साथ फिलामेंट के अंदर प्रकाश तीव्रता भिन्नता। . (सी) और (डी) संबंधित संख्यात्मक सिमुलेशन परिणाम हैं। (ई) विभिन्न पुनरावृत्ति आवृत्तियों पर कम घनत्व वाले क्षेत्र में वायु अणुओं का घनत्व वितरण।
