研究目的
利用反向传播的探测孤子研究充气空心光子晶体光纤中自压缩高阶泵浦孤子在时间焦点处产生的等离子体密度。
研究成果
泵浦-探测技术能有效测量充气空芯光子晶体光纤中的等离子体密度，与数值模拟结果高度吻合。该方法为探测多种气体及混合气体的光电离过程提供了可靠手段，在监测其他系统色散变化方面具有应用潜力。
研究不足
该技术受限于平移台的行程范围，从而影响可实现的最大延迟量。等离子体密度测量的准确性可能受到传播过程中探针能量的轻微衰减以及建模中未考虑的短时标等离子体密度变化的影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用泵浦-探测技术监测超快极化率变化，具体通过测量充气质空心光子晶体纤维中的等离子体密度实现。该方法利用反向传播的探测孤子发射色散波辐射，其波长偏移反映等离子体密度的变化。
2：样本选择与数据来源：
实验在充氩气和氪气的空心光子晶体纤维中进行。纤维芯径为34微米，置于加压气体腔室中。
3：实验设备与材料清单：
钛宝石激光放大器、熔融石英分束器、半波片、薄膜偏振片、氟化钙平凸透镜、笼目结构空心光子晶体纤维、氟化镁窗口片、光谱仪、安装于线性位移台的反射镜。
4：实验流程与操作步骤：
将钛宝石激光脉冲分束至两条光路，通过半波片和薄膜偏振片控制脉冲能量。脉冲从光纤两端注入，探测光反射至光谱仪。通过调节泵浦光与探测光的相对延迟来绘制等离子体密度分布图。
5：数据分析方法：
计算50纳米波长范围内色散波的光谱质心。采用单向全场非线性波动方程和有限元建模进行数值模拟，与实验结果对比验证。
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Ti:sapphire laser amplifier
Generates femtosecond laser pulses for the pump and probe arms of the experiment.
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fused-silica beam splitter
Divides the laser pulses into pump and probe arms.
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half-wave plate
Controls the pulse energies in conjunction with a thin-film polarizer.
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thin-film polarizer
Controls the pulse energies in conjunction with a half-wave plate.
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calcium fluoride planoconvex lenses
Launches the pulses into the hollow-core photonic crystal fiber.
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kagomé hollow-core photonic crystal fiber
Guides the laser pulses and contains the gas for ionization studies.
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magnesium fluoride windows
Allows in- and out-coupling of light in the pressurized gas cell.
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spectrometer
Measures the wavelength of the dispersive wave emission from the probe soliton.
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retroreflector mounted on a linear translation stage
Varies the relative delay between pump and probe pulses.
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