弱电离、光学透明介质中的超短光丝

现代激光源如今能够提供持续时间仅几个周期的超短光脉冲，能量超过焦耳级，峰值功率超过几太瓦（TW）。当此类脉冲在光学透明介质中传播时，它们首先在空间上自聚焦并增强强度，直到通过光电离产生稀薄等离子体。对于低于击穿极限的自由电子密度和光束强度，这些脉冲演化为自导引物体，这是由Kerr聚焦过程、介质的色散以及电子等离子体的散焦作用之间的连续平衡所致。这种自导引机制发现于十年前，揭示了一种新的物理现象，极大地拓展了非线性光学的边界。其影响包括太瓦光束在大气中的长距离传播、超连续谱发射、脉冲缩短以及高次谐波产生。本综述介绍了该领域十多年进展的里程碑。特别强调了传播方程的理论建模，其物理要素通过数值模拟进行了讨论。强调了在气态或凝聚态材料中传播的飞秒脉冲之间的差异。还关注了宽而强的光束的多丝化不稳定性，这种不稳定性将能量分布分解为沿光路的小尺度单元。最后，基于实验结果讨论了所得光丝在恶劣天气下的鲁棒性、其用于多污染物遥感的大锥角发射、非线性光谱学以及引导空气中电击穿的可能性。