研究人员利用皮秒激光器消除迷雾

十多年前，法国里昂众多的一个小组在实验室中指出，当超快激光脉冲产生的光丝通过迷雾时，它们的波动并没像预期的那样多，因为当光丝本身被堵塞时，它从周围的“光子浴”吸回能量，补足光丝中的能量。现在，瑞士日内瓦大学和德国通快公司（TrumpfScientificLasers）的研究人员，正在用于由皮秒激光器产生的光丝，再度在实验室中穿越迷雾创立出有一条路径，这条路径有可能容许其他类型的激光束不不受妨碍地穿越迷雾和云层。这种通过皮秒激光在迷雾或云层中“修筑出有的无障碍通路”，具备很多潜在应用于，还包括权利空间通信、遥测，或更加深远影响地转变局部天气。冲击波清理雾滴在实验装置中，利用通快的Dira碟片激光器产生具备1.3ps持续时间、波长1030nm、能量100mJ的脉冲光，该输入光被严重探讨到40cm宽的迷雾室中。

激光器的反复频率在100~1000Hz之间变化，平均值输出功率为10~100W。迷雾通过排气口刮起到激光束上，为光束获取总共大约50cm宽的迷雾路径。迷雾本身由平均值尺寸为5μm的液滴构成，但其浓度比典型的室外迷雾的浓度低大约100倍。

飞秒激光产生了三至四根光丝，其约支撑总光束能量的15％（其余光获取光子浴）。将光束光学到一个屏上，然后通过光学滤光片CCD照相机光学，该光学滤光片几乎挡住由空气中的非线性光学相互作用产生的较短波长的连续谱，但是仅有部分挡住基频波长。

通过迷雾的光束透射率从100Hz反复频率下有0.1%，到1000Hz频率下有32%。在更高的透射率下，整个光束路径上，而某种程度是成丝自身的路径上，迷雾统统被清理丢弃了。研究人员假设，光丝中液滴中的能量沉积产生加压（0.5atm）地下通道，并且空气中由此产生冲击波，从光丝以及更大的光束路径喷气液滴。

图1：计算机仿真表明，在100~1000Hz的反复频率下，由皮秒激光脉冲产生的冲击波，可以清理气缸内浓度随时间变化的水滴。留意，较高的反复频率可使路径上无液滴。虽然反复频率为100Hz光束中的脉冲，可以在一定程度上从光束路径中清理液滴，但是脉冲之间的时间充足宽，使得光束中的液滴在脉冲之间以求补足（闻图1）。

但是反复频率为1000Hz的光束将产生一种稳定状态，这使得液滴在脉冲之间没时间新的转入光束路径。

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