激光原理_自聚焦效應(yīng)與其Comsol仿真第一頁，共22頁。目錄CONTENTS01什么是激光的自聚焦02自聚焦的研究歷史03自聚焦的基本理論04基于Comsol的自聚焦仿真05自聚焦透鏡及其Zemax仿真第二頁，共22頁。什么是激光自聚焦TheFirstPartWhatisself-focusing第三頁，共22頁。什么是激光自聚焦Whatisself-focusing

自聚焦（self-focusing）是指某些材料受強(qiáng)光照射時(shí)，材料折射率發(fā)生與光強(qiáng)相關(guān)的變化。當(dāng)照射光束強(qiáng)度在橫截面的分布是高斯形時(shí)（即鐘形），而且強(qiáng)度足夠產(chǎn)生非線性效應(yīng)的情況下，此時(shí)材料（如CS2）折射率的橫向分布也是鐘形的，因而材料好像會聚透鏡一樣能會聚光束。

換句話說，自聚焦是一種感應(yīng)的透鏡效應(yīng)，當(dāng)強(qiáng)激光通過非線性介質(zhì)傳輸時(shí)，光場導(dǎo)致介質(zhì)折射率發(fā)生變化，而折射率的變化又反過來影響光場的空間分布，即使其波前產(chǎn)生畸變，就類似光通過一個(gè)透鏡發(fā)生偏折一樣。第四頁，共22頁。什么是激光自聚焦Whatisself-focusing激光自聚焦的分類整體自聚焦

又稱全光束自聚焦，是指光束作為一個(gè)整體發(fā)生自聚焦，在傳輸?shù)倪^程中折射率受光強(qiáng)調(diào)制使得光束形成一個(gè)或多個(gè)自聚焦焦點(diǎn)或者形成一根具有一定長度的“細(xì)絲”。小尺度自聚焦

光束在傳輸?shù)倪^程中，不僅僅光束整體在進(jìn)行自聚焦，光束的每一部分受局部調(diào)制光強(qiáng)在各自進(jìn)行自聚焦第五頁，共22頁。自聚焦的研究歷史TheSecondPartResearchhistoryofselffocusing第六頁，共22頁。自聚焦的研究歷史Wearepursuingthebest!從理論上提出了自聚焦的可能性提出了自陷模型來解釋玻璃中觀察到的損傷細(xì)絲，認(rèn)為激光自聚焦和衍射作用相互抵消時(shí)會出現(xiàn)“自陷”現(xiàn)象證實(shí)損傷細(xì)絲實(shí)際上是由具有運(yùn)動(dòng)焦點(diǎn)的、隨時(shí)間變化的自聚焦引起的實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了自聚焦焦點(diǎn)位置與光功率之間的關(guān)系，當(dāng)光功率達(dá)到一定程度以致自聚焦焦點(diǎn)無窮遠(yuǎn)時(shí)，自聚焦等同于自陷Askar’yanChiaoZverevGiulianoWang第七頁，共22頁。自聚焦的研究歷史Wearepursuingthebest!利用“星光II”激光裝置觀察到了激光在硅酸鹽介質(zhì)中傳輸?shù)姆蔷€性自聚焦現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)飛秒脈沖激光在大氣中的傳輸有類似的自聚焦現(xiàn)象總結(jié)了三種說法：“自陷模型”，“運(yùn)動(dòng)焦點(diǎn)模型”，“動(dòng)態(tài)自陷模型”，提出了基于錐形波的解釋等離子體中的自聚焦現(xiàn)象是一個(gè)研究熱點(diǎn)，關(guān)于這方面的研究不斷有新的進(jìn)展中國工程物理研究院BraunE.Gaizauskas目前第八頁，共22頁。自聚焦的基本理論TheThirdPartThebasictheoryofselffocusing第九頁，共22頁。前方有公式！！第十頁，共22頁。自聚焦的穩(wěn)態(tài)理論

第十一頁，共22頁。自聚焦的穩(wěn)態(tài)理論

電場振動(dòng)第十二頁，共22頁。自聚焦的穩(wěn)態(tài)理論

前方?jīng)]有公式了??！第十三頁，共22頁。Comsol自聚焦仿真TheFourthPartSelffocusingsimulationbasedonComsol第十四頁，共22頁。Comsol自聚焦仿真Wearepursuingthebest!第十五頁，共22頁。Comsol自聚焦仿真Wearepursuingthebest!第十六頁，共22頁。Comsol自聚焦仿真Wearepursuingthebest!第十七頁，共22頁。Comsol自聚焦仿真Wearepursuingthebest!第十八頁，共22頁。自聚焦透鏡TheSixthPartSelffocusinglens第十九頁，共22頁。自聚焦透鏡Wearepursuingthebest!自聚焦透鏡（GrinLens）又稱為梯度變折射率透鏡，是指其折射率分布是沿徑向漸變的柱狀光學(xué)透鏡。具有聚焦和成像功能。

右圖為Zemax仿真結(jié)果。(3DLayout)第