Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Laser Plasmas (Ministry of Education), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
2 Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
3 Collaborative Innovation Center of IFSA (CICIFSA), Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China
Straight plasma channels are widely used to guide relativistic intense laser pulses over several Rayleigh lengths for laser wakefield acceleration. Recently, a curved plasma channel with gradually varied curvature was suggested to guide a fresh intense laser pulse and merge it into a straight channel for staged wakefield acceleration [Phys. Rev. Lett. 120, 154801 (2018)]. In this work, we report the generation of such a curved plasma channel from a discharged capillary. Both longitudinal and transverse density distributions of the plasma inside the channel were diagnosed by analyzing the discharging spectroscopy. Effects of the gas-filling mode, back pressure and discharging voltage on the plasma density distribution inside the specially designed capillary are studied. Experiments show that a longitudinally uniform and transversely parabolic plasma channel with a maximum channel depth of 47.5 μm and length of 3 cm can be produced, which is temporally stable enough for laser guiding. Using such a plasma channel, a laser pulse with duration of 30 fs has been successfully guided along the channel with the propagation direction bent by 10.4°.
curved plasma channel discharging spectroscopy laser guiding 
High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(5): 05000e58
作者单位
摘要
中国石油大学(北京) 石油工程学院,北京 102249
以能量平衡方程为基础,采用不同的电导率唯象模型描述了液相放电等离子体圆柱形通道特性,得到了通道内半径、温度、电阻、电流和耗散能量随时间的变化关系,还给出了距离放电间隙中心一定距离处的冲击波压力变化,并与前人利用等离子体通道球状模型计算得到的结果进行了比较。结果表明:把等离子体通道看成球状和看成圆柱状在描述通道压力和通道半径时差异显著,而在描述其他物理特性时差别不大;三种电导率模型在描述等离子体通道物理特性时,变化趋势大体相同,而在描述激波特性时,电导率模型σ2更符合实际;通过对比电学参数与压力参数的变化,就可以在实验中根据实验数据以及具体的研究问题进行模型的适用性选择。
液相放电 等离子体通道 激波特性 电导率 高电压 discharge in liquid plasma channel shock wave characteristics conductivity high voltage 
强激光与粒子束
2021, 33(7): 075001
作者单位
摘要
1 中国科学院物理研究所, 北京 100190
2 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所, 新疆 乌鲁木齐 830002
对太瓦 (TW) 飞秒激光在自然大气中传输时产生的超长等离子体通道的物理性质进行了研究。试验结果证实 2 TW 飞秒激光在大气中自由传输时实 现了 2 km 长的等离子体通道, 长距离传输后通道内的等离子体电子密度约为 1011 cm-3, 仍然保持良好的导电性。高压放电试验也证实了有等离子体通道存在, 可以将放电电压降低 30%, 说明激光诱导高压放电的有效性。本次试验研究表明长度为公里量级、长寿命大气等离子体通道的实现是可行的, 将为激光引雷、大气监测、人工干预气候等实用化应用扫清技术上的障碍。
激光技术 超短脉冲激光 等离子体通道 大气成丝 激光引雷 飞秒激光 laser technology ultrashort pulse laser plasma channel filamentation laser induced lightning femtosecond laser 
量子电子学报
2020, 37(5): 513
作者单位
摘要
1 武汉大学 电气与自动化学院,武汉 430072
2 华中科技大学 电气与电子工程学院 强电磁工程与新技术国家重点实验室,武汉 430074
基于相应的数学模型来表征液电脉冲激波的产生和传播过程,搭建了液电式碎岩综合试验平台,分析了典型的激波特性的仿真和实测结果。给出了不同充电电压下液电脉冲激波特性的仿真结果,并分析了充电电压对激波特性的影响。结果表明:充电电压为11 kV时,激波的压力峰值为2.67 MPa,激波能量为27.30 J,波前时间为2.16 μs,激波加载速率为1.24 MPa/μs,电能转化为激波能量的效率为13.35%;提高电容充电电压,激波压力峰值和激波能量增大,波前时间减少,激波加载速率增加,但电能转化为激波能量的效率降低。利用建模分析的方法,可以根据放电回路参数预测液电脉冲激波特性,从而为进一步研究激波破碎岩石的形态和效果提供理论依据。
液电式破碎 激波特性 等离子体通道 波前时间 加载速率 能量利用效率 electrohydraulic disintegration of rocks (EHDR) shockwave characteristics plasma channel wavefront time loading rate energy utilization efficiency 
强激光与粒子束
2020, 32(4): 045002
刘洋 1,2,*陈宗胜 1,2时家明 1,2
作者单位
摘要
1 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
主要讨论了飞秒激光等离子体通道的形成机制,综述了飞秒激光等离子体通道电磁波传输的研究现状,并将等离子体通道归结为三种,即单通道传输线、双通道传输线和圆柱形空芯波导。最后,对飞秒激光等离子体通道传输电磁能的发展趋势进行了展望。
激光光学 飞秒激光 等离子体通道 传输 电磁波 
激光与光电子学进展
2019, 56(9): 090002
作者单位
摘要
1 天津工业大学理学院, 天津 300387
2 京都大学高能研究所, 日本 京都 611-0011
随着飞秒脉冲成丝在诸多领域中的广泛应用,延长成丝距离和伴随的等离子体通道长度成为应用的关键。通过求解广义非线性薛定谔方程以及电子密度演化方程,得出如果采用同能量的叠加高斯光束而不采用普通单一高斯光束作为入射光束,克尔介质中飞秒成丝和等离子体通道的性能会显著提高。根据自聚焦上限阈值功率的理论计算表明,叠加高斯光束的自聚焦上限阈值功率大于普通高斯光束。因此,采用叠加高斯光束作为入射光束,既可以延长成丝距离,又能避免高能脉冲下多丝的存在。
超快光学 飞秒成丝 等离子体通道 叠加高斯光束 克尔介质 能量池 
光学学报
2018, 38(1): 0132001
作者单位
摘要
华中科技大学 武汉光电国家实验室, 武汉 430074
为了研究高能脉冲CO2激光诱导空气等离子体放电通道的特性, 建立了高压电容充放电实验平台, 激光束经离轴抛物聚焦镜汇聚, 引发间距可调的盘状电极和针状电极之间的等离子体放电通道。利用电气参量测量、发射光谱测量等手段, 分析了等离子体放电通道的启动特性、阻抗特性和等离子体密度。结果表明, 激光束与放电方向同轴的结构以及较大的脉冲能量, 使得激光诱导等离子体放电通道的启动时间大幅缩短, 50mm间距的等离子体通道, 启动时间约为2μs; 激光诱导等离子体放电通道的阻抗很小, 约1Ω~2Ω, 并且阻抗值随放电电压的增加有减小的趋势, 而与等离子体通道长度的关系不明显; 由谱线的Stark展宽计算获得的空气击穿之后、放电启动之前的等离子体电子密度约为1019cm-3, 尽管放电启动时等离子体辐射显著增强, 但等离子体密度近乎单调下降。这些结果将有利于高能脉冲CO2激光诱导空气等离子体放电通道的应用研究。
激光技术 等离子体通道 等离子体阻抗 等离子体密度 laser technique plasma channel plasma impedance plasma density 
激光技术
2017, 41(6): 831
作者单位
摘要
1 吉林大学原子与分子物理研究所, 吉林省应用原子分子光谱重点实验室, 吉林 长春 130012
2 吉林大学电子科学与工程学院, 集成光电子学国家重点联合实验室, 吉林 长春 130012
通过数值求解传播方程, 研究了当空气中含有微量处于激发态的氧分子时, 飞秒激光脉冲在其中的传播过程, 并对比了常压和低压下的结果。数值模拟结果表明, 当气体中含有激发态分子时, 会影响激光脉冲在其中的传播过程, 而且激发态分子所占的比重越大, 对激光强度的时间和空间分布的影响越大。
激光光学 飞秒激光 成丝 等离子体通道 激发态分子 
中国激光
2017, 44(9): 0902002
作者单位
摘要
光电信息控制和安全技术重点实验室, 天津 300308
通过研究飞秒激光在空气中形成等离子体通道的导电特性, 提出一种获得长寿命、长距离的等离子体通道的实验方法。研究结果表明, 采用飞秒激光脉冲序列电离大气有望获得长寿命、长距离的导电通道, 从而为激光等离子体通道诱导放电技术的发展奠定理论和技术基础。
飞秒激光 等离子体通道 诱导放电 femtosecond laser air plasma channel induced plasma discharging 
光电技术应用
2017, 32(3): 24
作者单位
摘要
1 湖南大学 信息科学与工程学院 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082
2 湖南科技大学 信息与电气工程学院, 湖南 湘潭 411201
3 湖南城市学院 通信与电子工程学院, 湖南 益阳 413099
利用飞秒脉冲诱导生成的具有渐变折射率分布的等离子体通道产生空心光束.当飞秒脉冲在非线性介质中传输时将电离产生等离子体通道, 该等离子体通道具有渐变的折射率分布, 等离子体通道中激光束只能在电子密度低于临界等离子体密度的区域传播, 故当探测光束在等离子体通道边缘传输时将偏转形成空心光束.当泵浦光束功率为8 mW时, 探测光束转变为典型的空心光束结构;当泵浦光束的入射功率、重复率或等离子体通道中轴向电子密度改变时, 等离子体通道中可供探测光束通过的区域将随之发生改变, 这将导致空心光束中黑斑的面积发生变化.因此通过调节泵浦光束的入射功率和重复率可以控制产生空心光束的黑斑大小.
飞秒脉冲 空心光束 渐变折射率 等离子体通道 重复率 Femtosecond pulses Hollow beam Graded-index Plasma channel Repetition rate 
光子学报
2015, 44(9): 0919002

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