隨著kHz乃至百kHz重頻飛秒強(qiáng)激光技術(shù)的快速發(fā)展，高重頻飛秒激光大氣成絲為激光加工、穿霧通信、激光成云致雨、激光引雷等應(yīng)用提供了前所未有的機(jī)遇。源于空氣分子毫秒量級(jí)的光致熱弛豫過程，高重頻飛秒強(qiáng)激光大氣成絲過程中的脈沖累加效應(yīng)不可避免地會(huì)發(fā)生，深入理解脈沖累加效應(yīng)對(duì)高重頻激光成絲過程的影響是進(jìn)一步開拓激光大氣成絲新應(yīng)用的關(guān)鍵。圍繞上述關(guān)鍵問題，研究團(tuán)隊(duì)利用重頻高達(dá)100kHz、脈沖能量0．4mJ的飛秒激光開展了大氣成絲研究，發(fā)現(xiàn)重頻越高光絲越長，單脈沖熒光減弱，光絲誘導(dǎo)的三次諧波越強(qiáng)，誘導(dǎo)高壓放電擊穿閾值顯著降低，初步提出了高重頻通過脈沖累加效應(yīng)產(chǎn)生了低密度的空氣通道的物理機(jī)制 ［Advanced Photonics Research 4， 2200338 （2023）］。

在本項(xiàng)工作中，研究人員通過數(shù)值模擬計(jì)算了單發(fā)飛秒激光脈沖的成絲過程，得到光絲等離子體密度的空間分布，根據(jù)等離子體密度計(jì)算等離子體的復(fù)合熱，結(jié)合熱傳導(dǎo)方程得到不同重復(fù)頻率下光絲誘導(dǎo)的“低密度孔”情況。通過“低密度孔”修正飛秒激光脈沖非線性傳輸數(shù)值模擬方程的相關(guān)系數(shù)，從而得到不同重頻激光脈沖的成絲結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了飛秒強(qiáng)激光大氣成絲光強(qiáng)隨重頻升高而增大的現(xiàn)象。通過測量光絲誘導(dǎo)的氮?dú)夥肿雍偷獨(dú)怆x子熒光表征光絲內(nèi)部的光強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了理論預(yù)期，成功地解釋了不同重復(fù)頻率飛秒激光脈沖誘導(dǎo)大氣光絲內(nèi)部光強(qiáng)的變化規(guī)律，為深入理解高重頻飛秒激光大氣成絲、開拓其新應(yīng)用提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。