一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法

本发明涉及一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法，属于飞秒激光等离子体通道的应用技术领域，可应用领域包括微波传输、电磁安全防护等领域。

研究表明，等离子体对微波的传输具有引导、吸收和反射作用，能够用在微波传输和电磁安全防护领域。飞秒激光在大气中传输时，由于克尔自聚焦效应和等离子体散焦效应等非线性效应的共同作用，在大气中形成远距离传输的等离子体通道。飞秒激光等离子体通道具有高电子密度、宽光谱辐射、远距离传输及可灵活布置等特点。[Physical ReviewE Statistical Nonlinear & Soft Matter Physics, 2013, 88(1):013104]研究证明，使用飞秒激光等离子体通道能够实现对微波信号的有效传输。[Physics of Plasmas, 2013,20(2): 023301]研究发现，通过改变传输微波的偏振方向与等离子体通道轴向之间的夹角、等离子体通道直径或电子密度、等离子体通道间距等参数能有效的控制等离子体通道阵列对微波的反射率和透射率。因此，如何获得空间布置方便、能量利用率高、参数可控的等离子体通道对其在相关领域的应用至关重要。本发明提出一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法，获得篱笆式排布的等离子体通道阵列，能够实现在空间中预定位置布置参数可控的等离子体通道阵列。在微波传输、电磁安全防护等领域具有很好应用前景。

本发明提供一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法，包括飞秒激光放大器1，飞秒激光光束控制系统2，等离子体通道阵列空间布置系统3共三部分。其中等离子体通道阵列空间布置系统3由分束镜4，全反镜5，全反镜6，平移台7，全反镜8，全反镜9组成的干涉光路和分束镜10，全反镜11，全反镜12，分束镜13组成的干涉光路组成。

本发明使用的飞秒激光放大器1参数为中心波长800nm，脉冲持续时间45fs，重复频率1kHz。飞秒激光放大器1产生的飞秒激光光束进入飞秒激光光束控制系统2，根据要求调整飞秒激光光束的发散角及其它参数并聚焦。

飞秒激光光束通过飞秒激光光束控制系统2后进入等离子体通道阵列空间布置系统3；飞秒激光光束在等离子体通道阵列空间布置系统3中经过分束镜4分束后，由全反镜5，全反镜6，平移台7，全反镜8，全反镜9分成光程差可调的两束，两束飞秒激光光束再由分束镜10，全反镜11，全反镜12，分束镜13分束后形成四束相互平行的飞秒激光等离子体通道；这四条飞秒激光等离子体通道构成间距和空间位置可控的篱笆式排布的等离子体通道阵列。

本发明通过分光和时间延迟技术实现了参数可控的在篱笆式排布的等离子体通道阵列。本发明通过改变飞秒激光脉冲的时间啁啾、空间啁啾、相位分布、发散角和能量等参数得到强度、电子密度和间距可控的等离子体通道阵列。本发明通过改变等离子体通道之间的间距以及整体的排布方式，能够实现在不同电磁环境下的微波传输、电磁安全防护等领域的应用。

图 1本发明一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置和方法的框架图。

图 2本发明一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置和方法的装置图。

图 3本发明实施产生的等离子体通道阵列的荧光图。

图 4本发明一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法的流程图。

本发明提供一种产生飞秒激光等离子体通道阵列的装置及方法，包括飞秒激光放大器1，飞秒激光光束控制系统2，等离子体通道阵列空间布置系统3共三部分。其中等离子体通道阵列空间布置系统3由分束镜4，全反镜5，全反镜6，平移台7，全反镜8，全反镜9组成的干涉光路和分束镜10，全反镜11，全反镜12，分束镜13组成的干涉光路组成。

本发明使用的飞秒激光器1参数为中心波长800nm，脉冲持续时间45fs，重复频率1kHz。飞秒激光器1产生的飞秒激光光束进入飞秒激光光束控制系统2，根据要求调整飞秒激光光束的发散角及其它参数并聚焦。

飞秒激光光束通过飞秒激光光束控制系统2后进入等离子体通道阵列空间布置系统3；飞秒激光光束在等离子体通道阵列空间布置系统3中经过分束镜4分束后，由全反镜5，全反镜6，平移台7，全反镜8，全反镜9分成光程差可调的两束，两束飞秒激光光束再由分束镜10，全反镜11，全反镜12，分束镜13分束后形成四束相互平行的飞秒激光等离子体通道；这四条飞秒激光等离子体通道构成间距和空间位置可控的等离子体通道阵列。

所述操作流程如图4所示，结合硬件操作流程并说明本发明的操作步骤如下：

执行步骤14，开始，装置自检；自检正常，执行步骤15；

执行步骤15，开启飞秒激光放大器，产生飞秒激光光束；

执行步骤16，设置飞秒激光光束控制系统参数；

执行步骤17，设置等离子体通道阵列空间布置系统参数；

执行步骤18，产生等离子体通道阵列；

执行步骤19，结束。