《量子电子学报》 2020年第五期“激光大气传输与探测”专辑封面文章：

TENG Hao,LU Xin,SHEN Zhongwei,CHEN Shiyou,CHEN Rongyi,WEI Wenshou,WEI Zhiyi. Properties of long plasma-channel generated by TW

femtosecondlaser in natural environmental air[J].Chinese Journal ofQuantumElectronics, 2020, 37(5): 513-523.

飞秒激光具有脉冲宽度窄、峰值功率高的特性，在大气中传输时，由于非线性自聚焦效应将电离空气产生等离子体，而等离子体对飞秒激光具有散焦效应，当自聚焦与散焦达到动态平衡时，飞秒激光光束就能近准直地传播很远的距离，同时形成一条具有一定导电性能的等离子体通道，并伴随有锥角的超连续白光辐射，其中波长越短的部分，对应的锥角越大，从而形成一个从内到外环状分布的多彩圆斑分布。

飞秒激光等离子体通道由于方向性好、效率高、启动快速、光谱范围宽、导电性优良等优点，在空气环境检测、人工影响天气、激光通信、激光雷达、引导电磁辐射等方面具有十分重要的应用前景。但要达到实际应用，等离子体通道需要达到公里量级、寿命毫秒量级。在科技部支撑计划项目和国家自然基金项目的支持下，中国科学院物理研究所光物理实验室利用自主开发的可搬运飞秒太瓦钛宝石激光系统，与新疆气象局沙漠研究所合作，进展了高原野外环境下超长等离子体通道产生及传输的研究。在无恒温设备的情况下，通过预控制飞秒激光的色散及准直特性，不需要任何聚焦透镜，直接在空气中产生了长度两公里以上的等离子体通道，观察到了具有超强特性的宽带白光超连续光谱，测量了不同位置处等离子体通道内的电子密度和诱导高压放电。结果表明通过控制飞秒激光的相关参数，进一步提升等离子通道的长度及等离子体寿命，增强导电特性，从而实际用于环境监测、定向放电、人工影响气象等工作是可行的。

课题组介绍：

中国科学院物理研究所光物理实验室L07组成立于2005年，现有研究人员9人，博士后及各类研究生30余名，组长为魏志义研究员。研究组主要从事超快超强激光技术及精密测量物理等研究，先后承担了基金委、科技部及中国科学院的多项重要项目，在超短脉冲激光的产生、放大、同步、频率扩展及载波包络相位的测量与控制等方面开展了系统深入的工作，发展了多类新型的全固态锁模激光、光纤锁模激光、飞秒参量激光、高精度同步激光、飞秒放大激光及光学频率梳等。研制成功“极光”系列飞秒超强激光装置，获得峰值功率达1.16 PW的高对比度超强飞秒激光输出，创造了同类研究当时的世界纪录，入选中科院改革开放40年来的40项代表性成果之一；建成先进的阿秒激光产生和测量装置，得到最短脉宽160阿秒的极紫外（EUV）激光脉冲，实现了我国阿秒激光脉冲零的突破，发展了基于自差频技术的系列光学频率梳，得到综合指标与性能国际先进的结果及器件。多项成果通过了中科院等单位组织的鉴定，部分成果进一步开发为超快激光产品，提供国内外多家用户。先后获得国家技术发明二等奖、国家自然科学二等奖、中国科学院杰出科研成就集体奖、中科院科技促进发展奖二等奖、中国科学院科技进步二等奖及军队科技进步二等奖等奖项，迄今在Nature Photonics，Physical Review Letters, Optics Letters 等期刊上发表相关学术论文400余篇，在国际学术会议上作特邀报告70余次，主办重要国际会议 5 次。