中国科学院上海光学精密机械研究所（简称：上海光机所）成立于1964年5月，是我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所。发展至今，已形成以探索现代光学重大基础及应用基础前沿、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。研究...
截至2023年12月，上海光机所在职职工1042人（其中高级专业技术人员530人），博士后114人。包括：两院院士7人（其中发展中国家科学院院士3人）、中国科学院外籍院士1人，国家重点研发计划首席科学家9位、国家重大专项副总设计师2人、国家重大专项总体专家组成员9人、全国创新争先奖状2人、何梁何利基金科学与技术进步奖1人、中国青年科技奖（特别奖）1人、国家杰出青年基金获得者7人、国家优秀青年基金获得者4人、1个团队连续获得2项国家基金委创新研究群体支持、国家特支计划领军人才入选者6人、国家特支计划青年拔尖人才入选者5人……
中国科学院上海光学精密机械研究所（简称：上海光机所）是我国建立最早、规模最大的激光专业研究所，成立于1964年，现已发展成为以探索现代光学重大基础及应用基础前沿研究、发展大型激光工程技术并开拓激光与光电子高技术应用为重点的综合性研究所。重...
上海光机所国际合作工作始终围绕上海光机所的主责主业，以服务重大任务和国家需求为牵引，强化目标导向，注重内外集成协同，加强重大国际合作任务的谋划。坚持“战略布局，需求牵引，技术引领，合作共赢”的原则，基于科技部授予的国家国际科技合作基地及本单位学科技术优势，围绕“一带一路”国家倡议，深化拓展与发达国家实质性合作，夯实海外机构建设，积极培育和发起国际大科学计划，加强国际组织任职推荐，组织相关国际会议等，汇聚各类国际人才，建立以“平台-人才-项目-组织”合作模式，融入全球创新合作网络，助力上海光机所成为国际一流科研机构。上海光机所国际合作一直得到所领导的高度重视，历届所长亲自主管国际合作。1972年，上海光机所接待诺贝尔奖的美籍华裔科学家杨振宁，标志着我所第一次对外开放。2007年,被科技部首批授予“科技部国际科技合作基地”。2016年，科技部首次对全国2006-2008年间认定的113家国际合作基地进行了评估，上海光机所获评“优秀”。2021年，科技部首次对全国719家国际合作基地进行了评估，上海光机所持续获评“ 优秀”。王岐山副主席到上海光机所视察时，对上海光机所近几年取得的系列科技成果，以及重大国际合作项目“中以高功...
作为我国建立最早、规模最大的激光科学技术专业研究所，和首批上海市科普教育基地之一，中国科学院上海光学精密机械研究所(简称:上海光机所)在致力于科技创新的同时，十分重视科普工作。多年来，上海光机所借助科研院所强大的科普资源优势，围绕光学与激光科学技术，积极开展公众开放日、科普讲座、科技课堂、科普作品创...
超强激光科学卓越创新简报
(第五百三十七期)
2024年7月31日
上海光机所在飞秒激光空气成丝自聚焦阈值研究方面取得进展
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室研究团队，在重频依赖飞秒激光空气成丝自聚焦阈值研究方面取得进展。相关研究结果以“Pulse repetition-rate effect on the critical power for self-focusing of femtosecond laser in air”为题发表于Optics Express。
飞秒激光成丝产生于克尔自聚焦效应与等离子体散焦效应的动态平衡，在超短脉冲压缩、太赫兹辐射、大气遥感、天气控制等领域展现出巨大的应用潜能。高重频飞秒激光技术的发展为光丝在穿云透雾、人工引雷、激光加工等领域带来了新的机遇。近期的研究工作中，团队聚焦高重频飞秒激光大气成丝过程，发现了高重频飞秒激光成丝的特性和规律，（Adv. Photon. Res. 4, 2200338 (2023)）澄清了脉冲累加效应对光强（High Power Laser 11, e46 (2023)）、等离子体密度和温度的影响机制（Chin. Opt. Lett. 22, 013201 (2024)），解决了脉冲累加效应导致光丝自动的瓶颈问题（Light: Sci. & Appl. 13, 42 (2024)）。然而，自聚焦阈值是评价成丝过程是否发生的关键参数，高重频依赖的脉冲累加效应对飞秒激光丝自聚焦阈值的影响尚不明确。
在这项工作中，研究人员利用飞秒激光空气成丝过程中几何聚焦与克尔自聚焦的双重作用，提出了一种基于双峰拟合的确定自聚焦阈值的新方法。并通过深入分析残差、均方根误差、拟合确定系数等证明所提出的方法优于传统的高斯拟合法，可以更为精准地确定自聚焦阈值。研究团队测量了空气中1kHz，500Hz，100Hz以及50Hz重频下的飞秒激光成丝自聚焦阈值，发现了相比于较低重频、高重频飞秒激光脉冲在空气中传输自聚焦阈值更低、更容易成丝的新规律，数值模拟结果证实了实验规律的准确性。这项工作为自聚焦的研究提供了新的思路，在深入理解高重频飞秒激光丝特征方面具有重要意义。
该工作得到了国家自然科学基金联合基金项目、中国科学院国际合作重点项目、上海市科技项目等支持。
图 1. 入射能量为 (a) 240 µJ、(b) 280 µJ、(c) 300 µJ 和 (d) 325 µJ 且重复频率为 1 kHz 时光丝诱导轴上荧光信号。(e) 传统高斯拟合和双峰拟合的残差图。
图 2. 重复频率为 (a) 1 kHz、(b) 500 Hz、(c) 100 Hz、(d) 50 Hz 时，光丝诱导荧光信号的峰值位置（双峰拟合）与脉冲能量的函数关系。红色拟合线之间的交点表示自聚焦阈值。(e) 使用传统高斯拟合（蓝色）和双峰拟合（红色）得到的自聚焦阈值与重频的函数关系。
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