压缩气体中光学克尔非线性系数 n2 的测量
光学
2025-08-22 v1
摘要
高功率光脉冲在气体介质中传播时，由于三次（类克尔）非线性的表现，会经历自聚焦效应。该效应的强度取决于克尔非线性系数 n2，而 n2 又可能依赖于激光辐射的参数和传播介质。我们展示了原子气体 Ar、分子气体 N2 和 CO2 在压力从 1 巴变化到 11 巴、传播的飞秒近红外激光辐射（800 nm）的光脉冲持续时间从 50 飞秒变化到 500 飞秒时的系数 n2 的实验数据。重要的是，在所研究的短脉冲极限（50 飞秒）下，所有三种气体在整个压力范围内都具有相近的 n2 值。据我们所知，我们的数据首次获得了大气压下 CO2 的克尔非线性系数，其值为 n2(CO2) = 10.0x1.1x10-24 m2/W。同时，随着气体压力的增加，由于调制不稳定性发展引起的像差脉冲自聚焦效应，有效 n2 也会增加。此外，根据我们的近似估计，分子气体（N2, CO2）立方非线性中惯性分量的幅度相当大，并且随着脉冲持续时间和气体压力的增加而增加。
引用
@article{arxiv.2508.15191,
title = {Measurements of Optical Kerr Nonlinearity n2 in Compressed Gases},
author = {Yury E. Geints and Victor O. Kompanets and Sergey V. Chekalin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.15191},
year = {2025}
}