近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)基于法布里-珀羅（F-P）腔原理，實(shí)現(xiàn)了單次曝光條件下飛秒激光空氣傳輸成絲的三維成像，為超短脈沖結(jié)構(gòu)光場非線性傳輸及光絲誘導(dǎo)伴生輻射等時(shí)空演化過程分析提供了新方案。相關(guān)論文發(fā)表在《光學(xué)快訊》（Optics Express）。

飛秒激光成絲作為超短脈沖強(qiáng)激光在透明介質(zhì)中傳輸時(shí)所特有的非線性光學(xué)現(xiàn)象，在超短脈沖壓縮、紫外到太赫茲頻段相干輻射源產(chǎn)生、微納加工、遙感探測、影響天氣等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。單個(gè)激光脈沖強(qiáng)度的徑向分布及其沿光絲縱向的時(shí)空演化作為光絲的重要參數(shù)，直接影響光絲相關(guān)應(yīng)用。但是，光絲內(nèi)部高光強(qiáng)易損傷常規(guī)探測材料和器件，難以實(shí)現(xiàn)直接測量。光學(xué)成像法可以避免材料器件損傷，傳統(tǒng)面到面成像可獲得光絲截面強(qiáng)度分布�，F(xiàn)有方法均無法實(shí)現(xiàn)單脈沖非線性傳輸成絲過程的時(shí)空演化測量。

研究人員利用光束在F-P腔中多次反射和折射的特性，通過CCD相機(jī)在單次曝光模式下成功記錄了飛秒激光空氣中非線性傳輸成絲的多個(gè)橫截面強(qiáng)度空間分布圖像，演示了F-P腔輔助激光單脈沖非線性傳輸成絲的三維成像過程。通過調(diào)整F-P腔的間距和入射角可以調(diào)整三維圖像沿光絲縱向的分辨率�；�于F-P腔成像法測得的光強(qiáng)沿光絲縱向演化規(guī)律與傳統(tǒng)光絲側(cè)向熒光光強(qiáng)演化一致，驗(yàn)證了方法的可靠性。應(yīng)用F-P腔輔助三維成像方法，成功觀察到了激光傳輸由線性到非線性的轉(zhuǎn)變過程。該方法原則上適用于記錄其他波長激光特別是結(jié)構(gòu)光場非線性傳輸及其伴生輻射的單脈沖三維時(shí)空演化過程，有助于深入理解飛秒激光非線性傳輸成絲，推動(dòng)相關(guān)應(yīng)用的發(fā)展。

(a)為F-P腔間距為1mm，入射角為15°的CCD記錄單脈沖激光空氣成絲的原始圖像；(b)-(f)為光絲不同位置處的截面強(qiáng)度分布；(g)-(k)為相應(yīng)的三維強(qiáng)度分布圖；(l)為光絲非線性傳輸過程的三維重建。

該項(xiàng)研究得到國家自然科學(xué)基金、中科院國際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、上海市科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目等的支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1364/OE.482082