לאחרונה, צוות מחקר ממעבדת המפתח של המדינה לפיזיקת לייזר בשדה חזק,מכון שנגחאי לאופטיקה ומכונות מדויקות, האקדמיה הסינית למדעים, גילתה את התופעה שככל שתדירות חזרות הלייזר גבוהה יותר, כך העוצמה האופטית של חוט הלהט גבוהה יותר בתהליך של נימה אטמוספרית בקנה מידה mJ בקנה מידה mJ גבוה ופימנטציה אטמוספרית, והעלתה נימה אטמוספרית בלייזר של פמט שנייה. אפקט צבירת דופק מבוסס על "חור בצפיפות נמוכה". מוצגת תמונה פיזיקלית של אפקט צבירת דופק נימה האטמוספירה המבוססת על "חורים בצפיפות נמוכה". המאמר הקשור פורסם במדע והנדסה לייזר בהספק גבוה.
עם הפיתוח המהיר של לייזרים אטמוספריים ב-kHz ואפילו 1000kHz בתדר גבוה פמט-שנייה, חוט אטמוספירה בלייזר בתדר גבוה מספק הזדמנויות חסרות תקדים לעיבוד לייזר, תקשורת חודרת ערפל, ייצור גשם בענן לייזר, ברק לייזר ויישומים אחרים . בשל ההרפיה הפוטותרמית בקנה מידה של אלפיות השנייה של מולקולות אוויר, השפעת צבירת הדופק במהלך נימה אטמוספרית של לייזרים פמט-שניות בתדר גבוה היא בלתי נמנעת, והבנה מעמיקה של השפעת השפעת צבירת הדופק על תהליך הלייזר בתדר גבוה. נימה היא המפתח להמשך הפיתוח של היישומים החדשים של נימה אטמוספרית בלייזר. תוך התמקדות בנושאי המפתח לעיל, צוות המחקר ביצע נימה אטמוספרית באמצעות לייזר פמט-שניות עם תדר כבד של עד 100 קילו-הרץ ואנרגיית דופק של 0.4 מ"ג. צוות המחקר מצא שככל שהחוט ארוך יותר בתדר הכבד הגבוה יותר, הקרינה של פולס בודד חלשה יותר, כך ההרמוניה השלישית המושרה על ידי החוט חזקה יותר, והסף של התמוטטות הפריקה המושרה במתח גבוה. מופחת, והמנגנון הפיזי של תעלת האוויר בתדר הכבד בצפיפות נמוכה מוצע בתחילה באמצעות האפקט המצטבר של הדופק ［(A). Advanced Photonics Research 4, 2200338 (2023)].
בעבודה זו, החוקרים חישבו את תהליך הלהט של דופק לייזר בודד של פמט שנייה על ידי הדמיה מספרית, השיגו את ההתפלגות המרחבית של צפיפות הפלזמה של הלהט, חישבו את חום המורכבות של הפלזמה בהתבסס על צפיפות הפלזמה, ובשילוב עם הולכת החום. משוואה כדי להשיג את "החורים בצפיפות נמוכה" המושרה על ידי החוט בתדרי חזרות שונים. מקדמי המתאם של משוואת הסימולציה המספרית לשידור לא-ליניארי של פעימות לייזר פמט-שניות מתוקנים על-ידי "החורים בצפיפות נמוכה" כדי לקבל את תוצאות יצירת החוטים של פעימות לייזר עם תדרי חזרות שונים, ואת התופעה שעוצמת יצירת החוטים של אטמוספרות לייזר אינטנסיביות של חמש שניות גדלות עם העלייה בתדירות החזרות. על ידי מדידת הקרינה של מולקולות חנקן ויוני חנקן המושרה על ידי החוט כדי לאפיין את עוצמת האור בתוך החוט, הניסויים אישרו את הציפייה התיאורטית והסבירו בהצלחה את כלל הווריאציה של עוצמת האור בתוך חוט האטמוספירה המושרה על ידי פולסי לייזר של פמט שנייה עם חזרות שונות תדרים, אשר סיפקו בסיס מדעי אמין להבנה מעמיקה של הלהט האטמוספרי של לייזרים פמטו-שניות בתדר גבוה ופיתוח היישומים החדשים שלהם.
עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, תוכנית המפתח לשיתוף פעולה בינלאומי של האקדמיה הסינית למדעים, ותוכנית המדע והטכנולוגיה של עיריית שנגחאי.
איור 1 חישובים תיאורטיים של האבולוציה המרחבית של עוצמת יצירת החוטים האטמוספריים של הלייזר הפמט-שניות בתדר כבד ב-100 הרץ ו-1000 הרץ עבור אנרגיות פולסים שונות: (א) 0.1 מ"ג, (ב) 0.2 מ"ג, (ג) 0.7 מ"ג ו-(ד) 1.2 מ"ג.
איור 2 תוצאות ניסוי של 100 הרץ ו-1000 הרץ בתדר כבד לייזר לא-ליניארי משתנה עוצמת שידור ממוצעת עם אנרגיית פעימות לייזר (א) ושונות עוצמת האור בתוך חוט הלהט עם תדר כבד לייזר באנרגיית פולס לייזר של 1.2 mJ (ב) . (ג) ו-(ד) הן תוצאות הסימולציה המספריות המתאימות. (ה) חלוקת צפיפות של מולקולות אוויר באזור צפיפות נמוכה בתדרי חזרות שונים.
