透明介质内激光脉冲诱导击穿中形成的亚波长周期等离子体结构

在所谓等离子体共振诱导电离不稳定性的条件下，研究了由聚焦飞秒激光脉冲在透明介质（熔融石英）体相内诱导光学击穿中的场与等离子体的时空演化，该不稳定性导致击穿等离子体参数沿激光偏振方向出现深的小尺度周期调制。在所采用模型中，光电场的计算同时考虑了影响其长尺度结构（以给定光线管近似考虑的束聚焦、相位与群延迟及背向反射）与短尺度结构（等离子体共振区中的准静态增强）的效应。等离子体密度演化由速率方程描述，其中计入了光电离、雪崩电离与双极扩散。基于所完成的数值计算，我们描述了焦区中起源的击穿波主要类型，并找到了激光脉冲强度范围，其中由极微小种子扰动演化的不稳定性导致形成高对比度亚波长周期结构，包含若干具有过临界等离子体密度与增强能量沉积的窄区。后者使我们可将此结构视为实验中观测到的、由重复飞秒脉冲序列辐照熔融石英所形成纳米光栅的基础。