任 玉，李付锦，董 旭，林景全

(长春理工大学理学院，吉林长春130022)

1 引言

强飞秒激光脉冲在空气中传输时能够产生很长的等离子丝，即等离子体通道。产生的飞秒激光等离子体通道可传导电能，也可通过构成的传输线或波导传导射频电磁能，因此，强飞秒激光在空气中的传输问题受到国内外科研人员的高度重视［1］。随着飞秒激光技术的进步以及人们对激光等离子体通道研究的不断深入，飞秒激光等离子体通道传导电能以及射频电磁能技术得到了长足的发展，其在激光雷达［2-5］、遥感、激光诱导闪电、大气污染分析［6-10］、激光诱导击穿光谱(LIBS)［11-16］等领域的应用展示了较好的发展前景。

本文基于飞秒激光等离子体特性，重点阐述了近年来飞秒激光等离子体通道在传导电能以及射频电磁能方面的理论研究和重要应用。

2 飞秒激光等离子体通道特性

当强飞秒激光脉冲在空气中传输时，空气的非线性效应产生的非线性克尔自聚焦会使激光光束发生汇聚，造成空气分子离化而形成等离子体;与此同时，等离子体又对激光光束产生散焦作用，两种作用的动态平衡使激光在空气中形成长达数百米［17］、甚至上千米［18］的等离子体通道［19］，如图1所示。

图1 强飞秒激光脉冲在空气中传输形成的长等离子体细通道［1］Fig.1 Long and mini plasma channel induced by intense femtosecond laser in air

飞秒激光等离子体通道由单根等离子体丝(直径在100～200 μm之间)、双根等离子体丝或多根等离子体丝构成。丝内的光强维持在1013～1014W/cm2之间，如此高的光强可使通道内的空气高度电离。……