（原子与分子物理专业论文）超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究.pdf

四川大学博士学问论文 超短超强激光与气体团簇相互作用实验研究 原子与分子物理专业 研究生王红斌指导教师杨向东 最近几年来，超短脉冲激光与团簇相互作用的理论和实验研究一直是一个 非常活跃的领域。团簇靶具有体密度大，激光吸收率高( 8 0 ) ，无残骸等特 点，激光与其相互作用能产生高能离子( m e v 量级) ，中子以及非常强的x 射 线辐射。因此，研究这种相互作用对激光核聚变和x 射线激光研究等有重大意 义。 论文首先对激光技术的发展以及由此产生的一门崭新学科一超强超短激 光与物质相互作用( 或称为强场物理) 的研究进展作了简单介绍，重点介绍了 国内外团簇源的制备、诊断和激光与团簇相互作用实验的进展；简单介绍了团 簇的定义、特点等基本知识，并用数值方法对团簇源的特性进行了模拟计算； 全面地阐述和比较了团簇尺寸、密度的各种诊断方法；叙述了超短超强激光与 气体团簇相互作用的基本基础理论；详细地介绍了本实验室的团簇源制备系统 和诊断系统的建立过程，分析和讨论了团簇特性诊断实验的结果；最后介绍了 本实验室超强超短激光与低温氘团簇相互作用实验的建立过程和实验结果。 本文较为系统地研究了超短脉冲激光与气体团簇的相互作用，主要工作包 括四个部分：气体团簇形成过程的模拟计算，团簇制备系统的建立，团簇源的 特性诊断和超短超强激光与低温氘团簇相互作用实验。 首先采用c l a p e y r o n 微分方程和汽液平衡方程，计算得到2 0 k 3 8 k 区域 内不同温度下温度的氘气汽化热和熵变，并且绘制出了氘的温熵( t s ) 图。 其次，从流体力学角度出发，计算得到气体密度、压强、温度均沿喷嘴轴向的 四川大学博士学问论文 空间分布，发现这三个物理量沿轴向呈数量级降低。分析气体背景压强、初始 温度、喷嘴几何尺寸等因素对气体密度的影响，得到以下结果：气体密度正比 于背景压强，反比于初始温度；大直径、小角度的喷嘴易产生高密度气体流； 相同条件下双原子分子气体( 例如氘气) 密度大约是单原子分子气体( 氩气、 氪气) 的1 2 倍。最后结合汽液平衡方程和气体密度、压强、温度的轴向分布， 确定了团簇开始形成的位置。这个位置与气体初始状态( 背景压强、初始温度) 、 喷嘴几何形状有关。这些模拟计算为团簇制备系统的设计提供了重要的参考。 建立了常温团簇和低温团簇的制备系统：分别可以在常温高压( 7 0 a t m ) ， 低温( 一1 7 0 0 c ) 高压( 6 5 a r m ) 的状态下稳定工作。常温团簇制备系统采用超声 速喷射法在背景压强6 5 a t r n 、初始温度3 0 0 k 条件下制备出大尺寸高密度的氲 团簇和氪团簇，其尺寸和密度分别为1 2 0 0 原子团簇、2 5 0 0 原子团簇，3 , 0 1 0 1 9 c m 3 、2 8 1 0 1 9 e r a 3 。低温团簇制备系统采用超声速喷射法在背景压强 4 8 a r m 、初始温度1 0 0 k 条件下制备出大尺寸( 2 3 6 0 原子团簇) 、高密度( 3 5 1 0 1 9 个气体原子c m 3 ) 的氘团簇源。上述团簇源的成功建立为激光与团簇相 互作用实验奠定了基础。 搭建了瑞利散射团簇尺寸诊断系统和m z 干涉仪气体密度诊断系统，并 与团簇制备系统成功地实现了时间同步和空间同步。( 1 ) 采用瑞利散射法测量 了氩、氪、氘团簇的相对尺寸，讨论了影响团簇生长的各种因素，优化了大尺 寸团簇生长的实验条件。具体的实验结果如下：测量不同背景压强下氘团簇的 尺寸，拟合得到这两者的关系为。只z8 9 改变液氮冷冻时间，比较不同温度下 氘团簇尺寸随背景压强、相对延迟时间的变化；发现温度对团簇尺寸影响非常 大，甚至决定了低温团簇是否形成；比较两种不同尺寸的锥形喷嘴( 喉口直径 和锥角分别为0 6 m m 、6 0 ；o 3 r a m 、1 0 0 ) 制备的团簇尺寸，发现大喉口直径、 小锥角喷嘴易形成大尺寸团簇；比较相同实验条件下氩团簇、氪团簇的尺寸， 得到氪团簇尺寸是氩团簇尺寸的3 - 4 倍。这些实验结果与h a g e n a 的半经验公 式吻合得较好。( 2 ) 采用m z 干涉仪测量离喷嘴出口0 m m 、l m m 、2 m m 处 氩、氪、氘的气体密度，并且测量气体密度随背压、初始温度、喷嘴几何尺寸 的变化情况，实验结果与计算结果基本符合。( 3 ) 结合瑞利散射实验和m z 干涉仪实验，改变诊断光与阀门的相对延迟时间，分别测量氩、氪、氘团簇尺 i i 四川大学博士学问论文 寸和氩、氪、氘气体密度随相对延迟时间的变化情况，发现尺寸和密度均在 3 m s 2 5 m s 区间达到最大值，说明系统处于稳定状态。我们认为此时间演化曲 线并不是描述单个团簇的生长过程，而是整个团簇源的形成过程。并且此时间 演化曲线主要决定于阀门的机械特性。团簇源的特性诊断确定了激光与团簇相 互作用的最佳时间和最佳位置，为激光与团簇相互作用实验提供了重要的参 考。 在中国工程物理研究院激光聚变研究中心2 0 t w 装置上进行了超强超短激 光与低温氘团簇的相互作用实验。这是国内首次实现飞秒激光与氘团簇( 背景 压强3 8 a t m ，初始温度1 0 0 k ) 的相互作用，并观测到了l k e v 到1 0 0 k e v 能量 的氘离子，平均能量大约是2 0 k e v ，已达到氘一氘聚变的能量要求。在韩国原 子能研究所1 0 t w 钛宝石飞秒激光装置上进行了氘团簇的聚变实验。利用我们 建立的低温氘团簇源在背景压强为5 5 a r m 、初始温度8 0 k 条件下获得了大尺寸 氘团簇，并与飞秒激光相互作用，激光能量吸收率达到6 5 ，并且探测到了聚 变中子，产额约为1 0 3 发。 关键词团簇团簇尺寸团簇密度瑞利散射m _ z 干涉仪超短超强激光 库仑爆炸聚变 t l i 四川大学博士学问论文 e x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho n t h ei n t e r a c t i o no fu l t r a s h o r t u l t r a i n t e n sl a s e rp u l s ew i t hg a sc l u s t e r a t o m i ca n dm o l e c u l a rp h y s i c s d o c t o r ：w a n gh o n g b i na d v i s o r ：p r o f y a n gx i a n g d o n g i nr e c e n td e c a d e s ，t h e o r e t i ca n de x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho nt h ei n t e r a c t i o no f u l t r a - s h o r t - p u l s el a s e rw i t hc l u s t e ri sav e r yh o tt o p i c ，a n dh a sd r a w nw o r l d w i d e a t t e n t i o n w i t hh i 曲b u l kd e n s i t y , h i 曲l a s e rd e p o s i t i o nr a t ea n dn od e b r i s ，c l u s t e r t a r g e td i s p l a y sm a n ya d v a n t a g e si nt h ei n t e r a c t i o nw i t hl a s e r ，w h i c hi sa b l et o p r o d u c eh i g h e n e r g yi o n ( m e vm a g n i t u d e ) ，h i g h - y i e l dn e u t r o na n ds t r o n gx r a y r a d i a t i o n s ot h ed e t a i l e ds t u d i e so f t h ei n t e r a c t i o nw o u l dc o n t r i b u t et ot h er e s e a r c h a b o u tl a s e rf u s i o na n dx - r a yl a s e rg r e a t l y i nt h et h e s i s ，i tw a sf i r s t l yi l l u s t r a t e dt h a tp r o g r e s so fl a s e rt e c h n o l o g ya n dt h e r e s e a r c ho fi n t e r a c t i o no fu l t r a - s h o r t - p u l s el a s e rw i t hm a t e r i a l p a r t i c u l a r l y , t h e i n t e r a c t i o no fl a s e rw i t hc l u s t e r , t h ed e v e l o p m e n to ft h ec l u s t e rf a b r i c a t i o na n d d i a g n o s i sw e r ee m p h a s i z e d s e c o n d l y , i n t r o d u c e dt h ec o n c e p to fc l u s t e r , a n d s i m u l a t e dt h ec l u s t e rr e s o u r c ec h a r a c t e r i z a t i o n 删l y ，d e s c r i b e da n dc o m p a r e dt h e e x p e r i m e n t a lm e t h o d sf o ri n v e s t i g a t i n gt h eb e h a v i o ro fc l u s t e rr e s o u r c e f o u r t h l y , i n t r o d u c e di nd e t a i lt h ea r r a n g e m e n to ft h ef a b r i c a t i o na n dd i a g n o s i ss y s t e mi no u r l a b ，a n dm a d ed i s c u s s i o no n0 1 1 1 e x p e r i m e n tr e s u l t s f i n a l l y , i ti n t r o d u c e dt h e i n t e r a c t i o no f u l t r a s h o r tu l t r a i n t e n s el a s e rw i t hd e u t e r i u mc l u s t e re x p e r i m e n tc a r r i e d o u t i n o u r l a b 1 1 1 ep a p e rh a sd e v e l o p e dt h ew o r ki nar e l a t i v es y s t e m i cw a y , i t sm a i n l y c o n s i s to ff o u rp a r t s ：s i m u l a t i n ga n dc a l c u l a t i n go ft h ec l u s t e rg r o w i n gp r o c e s s ， s e t t i n gu pt h ec l u s t e rf a b r i c a t i o ns y s t e m ，s e t t i n gu pt h ec l u s t e rd i a g n o s i ss y s t e m ， i v 四川大学博士学问论文 o p e r a t i n g t h ei n t e r a c t i o n e x p e r i m e n to fu l t r a s h o r t - p u l s e l a s e rw i t hd e u t e r i u m c l u s t e r t h ee n t r o p ya n dt h et - sc u r v ef r o m2 0 kt o3 8 kw e r eo b t a i n e db ye m p l o y i n g t h ec l a p e y r o nd i f f e r e n t i a le q u a t i o n , t h ev a p o r - l i q u i de q u i l i b r i u me q u a t i o na n dt h e h e a to fg a s i f i c a t i o n f u r t h e r , a c c o r d i n gh y d r o d y n a m i c s ，w es i m u l a t e da n dc a l c u l a t e d t h eg a sd e n s i t y , p r e s s u r ea n dt e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o n sa l o n gt h ea x i so fn o z z l e ，a n d f o u n dt h a tt h et h r e ep h y s i c sp a r a m e t e r sd e c r e a s e dq u a n t i t a t i v e l yw i t ht h ed i s t a n c e a w a yt h en o z z l et h r o a t a l s oa n a l y z e dt h ef a c t o r s ( b a c kp r e s s u r e ，i n i t i a lt e m p e r a t u r e ， n o z z l eg e o m e t r ys i z e ) w o r k i n go nt h ed e n s i t yd i s t r i b u t i o n ，a n do b t a i n e ds e v e r a l i m p o r t a n tr e s u l t s ：g a sd e n s i t y ；t h en o z z l ew i t hl a r g et h r o a td i a m e t e ra n ds m a l la n g l e w a st op r o d u c eh i g h d e n s i 够g a sf l o w ；t h ed e n s i t yo fd o u b l e a t o mg a s ( s u c ha s d e u t e r i u m ) w a s1 2t i m e sl a r g e rt h a nt h a to fs i n g l e a t o mg a s ( s u c ha sa r g o n ， k r y p t o n ) a tl a s t ，c o m b i n e dt h ef o r e n a m e dt w os t e p sa n dm a d e c e r t a i nt h ep o s i t i o n f o rc l u s t e rb e g i n n i n gt og r o ww h i c hd e p e n d e do nt h ei n i t i a lc o n d i t i o no fg a s ( b a c k p r e s s u r e ，i n i t i a lt e m p e r a t u r e ) a n dn o z z l eg e o m e t r ys i z e a l lt h et h e o r e t i cs i m u l a t i o n a n dc a l c u l a t i o nw a se x p e c t e dt op r o v i d ev a l u a b l eg u i d a n c ef o rt h ed e s i g no fc l u s t e r f a b r i c a t i o ns y s t e m s e tu pt w of a b r i c a t i o ns y s t e m sw h i c hw e r ec a p a b l eo fp r o d u c i n gt w ok i n d so f c l u s t e rs t a b l ya n dr e p e a t e d l yw i mh i g hp r e s s u r e ( 7 0 a t m ) 、r o o mt e m p e r a t u r ea n dh i g h p r e s s u r e ( 7 0 a t m ) 、e x t r e m e l yl o wt e m p e r a t u r e ( - 1 7 0 0 c ) r e s p e c t i v e l y t h es i z ea n d t h ed e n s i t yo fa r g o n ，k r y p t o nc l u s t e rp r o d u c e db yo u rf a b r i c a t i o ns y s t e mw i t hr o o m t e m p e r a t u r e w e r e1 2 0 0 a t o m s c l u s t e r ，2 5 0 0 a t o m s c l u s t e r ，3 o 1 0 1 9 c m 3 、2 8 1 0 1 9 c m 3 m o r ei m p o r t a n t l y , w eh a da d o p t e dt h ef a b r i c a t i o ns y s t e m w i t he x t r e m e l y l o wt e m p e r a t u r et op r o d u c eh i g h - q u a l i t yd e u t e r i u mc l u s t e rs o u r c ew i t hl a r g es i z e ( 2 3 6 0 a t o m s c l u s t e r ) a n dh i g hd e n s i t y ( 3 5 x 1 0 1 9a t o m s e r a 3 ) b ys u p e r s o n i c j e t t h e p r o d u c e dc l u s t e rr e s o u r c ew o u l dp r o v i d et a r g e tw h i c h e s t a b l i s h e dt h eb a s i sf o rt h e i n t e r a c t i o ne x p e r i m e n t s e tu pr a y l e i g hs c a t t e r i n ge x p e r i m e n t a ls y s t e mf o rc h a r a c t e r i z i n gc l u s t e rs i z e a n dm zi n f e r e n c ee x p e r i m e n t a ls y s t e mf o rc h a r a c t e r i z i n gg a sd e n s i t y , b o t ho f v 四川大学博士学问论文 w h i c hc o u l do p e r a t es y n c h r o n o u s l yw i t ht h ef a b r i c a t i o ns y s t e m ( 1 ) t h er a y l e i 曲 s c a t t e r i n ge x p e r i m e n t a ls y s t e mw a s u s e dt om e a s u r et h er e l a t i v es i z eo fa r g o nc l u s t e r , k r y p t o nc l u s t e ra n dd e u t e r i u mc l u s t e rw i t hd i f f e r e n te x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s w e d i s c u s s e ds o m ef a c t o r sv i t a lt oc l u s t e rf o r m a t i o n , t h u so p t i m i z e dt h ee x p e r i m e n t a l p a r a m e t e r sf o rl a r g e - s i z ec l u s t e r t h em a i nr e s u l t sw e r el i s t e d i nt h ef o l l o w i n g ： m e a s u r e dt h ed e u t e r i u mc l u s t e rs i z ei nv a r i o u sb a c kp r e s s u r e ，a n df i t t e dc l u s t e rs i z e a saf u n c t i o no fb a c kp r e s s u r ew h i c hw a se x p r e s s e da s ；c o m p a r e dt h ed e u t e r i u m c l u s t e rs i z e 砒d i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sb yv a r y i n gc o o l i n gt i m e ( 1 i q u i dn i t r o g e nw a s u s e d ) ，o b t a i n e dt h a tt e m p e r a t u r ep l a y e da nv e r yi m p o r t a n tr o l ei nc l u s t e rs i z e ，e v e n v i t a lt ot h ef o r m a t i o no fc r y o g e n i c a l l yc o o l e dd e u t e r i u mc l u s t e r ；c o m p a r e dt h es i z e o fk r y p t o nc l u s t e ra n da r g o nc l u s t e ri nt h es a l n ee x p e r i m e n tc o n d i t i o n ，a n df o u n d t h a tt h ef i r s tw e r e3 4 t i m e sl a r g e rt h a nt h el a t t e r a l lt h er e s u l t sw e r ea c c o r d a n t w i t hh a g e n a se m p i r i c a lf o r m u l a ( 2 ) t h em - zi n f e r e n c ee x p e r i m e n t a ls y s t e mw a s u s e dt oi n v e s t i g a t es p a t i a ld i s t r i b u t i o n sa l o n gn o z z l ea x i s ，t e m p o r a ld i s t r i b u t i o no f d e n s i t y , a n dt h ev a r y i n gd e n s i t yw h e nc o n d i t i o n sc h a n g e d ，s u c ha sb a c kp r e s s u r e ， i n i t i a lt e m p e r a t u r ea n dn o z z l es i z ef o rt h et h r e ec l u s t e r s t h ee x p e r i m e n td a t ac o u l d s u p p o r to u rf o r e g o i n gs i m u l a t i o nw o r k ( 3 ) t h et i m eb e t w e e np r o b el a s e rf i r e da n d v a l v ep u s h i n gp u l s es e n t ，d e l a yt i m en a m e l y a tas e r i e so fd i f f e r e n td e l a yt i m e st h e c l u s t e rs i z ea n dt h eg a sd e n s i t yw e r ei n v e s t i g a t e db yr a y l e i g hs c a t t e r i n gs y s t e ma n d m zi n f e r e n c es y s t e mr e s p e c t i v e l y i nt h et e m p o r a ls p e 衙r u m s ，b o t ht h es i z ea n dt h e d e n s i t yk e p tm a xv a l u ef r o m3 m st o2 5 m s ，w h i c hm a ym e a no u rs y s t e mr a nv e r y s t a b l yd u r i n gt h i sp e r i o d w ec o n s i d e r e dt h a tt h e s et e m p o r a ls p e c t r u m sd i d n tr e v e a l g r o w t hp r o c e s so f as i n g l ec l u s t e r , b u tt h ef o r m a t i o no f a c l u s t e rr e s o u r c e m o r e o v e r , t h et e m p o r a ls p e c t r u m sd e p e n d e do nt h em e c h a n i c a ls t r u c t u r eo fv a l v em a i n l y t h e c h a r a c t e r i z a t i o no fc l u s t e rr e s o u r c ew a st h ei m p o r t a n tp r e p a r a t i o nf o rt h ei n t e r a c t i o n e x p e r i m e n t i tm a d ec e r t a i nt h eb e s tt i m ea n dt h e b e s tp o s i t i o nf o rl a s e rf o c u s i n go n c l u s t e rr e s o u r c e f o rt h ef i r s tt i m e ，c o m p l e t e di n t e r a c t i o ne x p e r i m e n to f2 0 t wl a s e rw i t h d e u t e r i u mc l u s t e r ( b a c kp r e s s u r e3 8 a t m ，i n i t i a lt e m p e r a t u r e1 0 0 k ) i nt h el a s e rf u s i o n v i 四川大学博士学问论文 r e s e a r c hc e n t e ro fc a e pi nc h i n a , t h r o u g hw h i c hw eh a v eo b s e r v e dt h ed e u t e r i l l l l l i o n se n e r g yf r o ml k e vt o1 0 0 k e v , w i t ht h ea v e r a g ee n e r g ya b o u t2 0 k e vb e y o n dt h e e n e r g yr e q u i r e m e n tf o rf u s i o n f u r t h e r m o r e ，d e u t e r i u mc l u s t e rf u s i o ne x p e r i m e n t w a sa c h i e v e do nt h e1 0 t wl a s e ri n s t a l l a t i o ni nt h ek o r e a na t o m i ce n e r g yr e s e a r c h i n s t i t u t i o n t h el a r g ed e u t e r i u mc l u s t e rw a sp r o d u c e dt h r o u g ht h el o wt e m p e r a t u r e c l u s t e rr e s o u r c ew h i c hs e tu pb yu si ne x t r e m e l yl o wt e m p e r a t u r e ( 8 0 l qa n dh i g h b a c kp r e s s u r e ( 5 5 a t m ) i nt h i se x p e r i m e n t ，t h el a s e ra b s o r p t i o nr a t i or e a c h e d6 5 ， a n dt h en e u t r o ny i e l dw a sa b o u t1 0 3 s h o t k e yw o r d sc l u s t e r , c l u s t e rs i z e ，c l u s t e rd e n s i t y , r a y l e i g hs c a t t e r i n g , m z i n f e r e n c e ，u l t r a - s h o r t p u l s el a s e r , c o u l o m be x p l o s i o n ，f u s i o n i 四川大学博士学位论文 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川大学或其他教育 机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归四川大学所有，特此声明。 1 4 0 学生：多少氐 胤船缘 四川大学博士学位论文 第一章综述 1 1 简介 八十年代中后期以来，随着超短脉冲啁啾放大技术( c h i r p e dp u l s e a m p l i f i c a t i o n ，c p a l 的重大突破，激光输出功率提高了5 6 个数量级。这种新 型超短脉冲激光的功率密度己达n 1 0 “w c 矿，而且功率密度还将进一步提高。 这种新型超短脉冲激光不仅可产生远大于原子内电场( 氢原子核对核外电子的 束缚电场为5 x1 0 9 比皿- 1 ) 的超强电场，而且可以产生大于1 0 “b a r 的超高压和1 0 1 的超强磁场，可以产生温度高达1 0 9 k ( 远大于太阳的温度) 的黑体辐射。在这 样强的电场中，电子的振荡速度接近光速。这给天体物理、材料科学、等离子 体物理、激光核聚变、原子物理、非线性光学、相对论物理、凝聚态物理、激 光物理、加速器物理、高能物理及其它许多应用学科带来巨大冲击和机遇”。 同时也使得物理学研究的领域得到极大的扩展，一门崭新的学科一一强场物理 诞生了。 强场物理研究强场和物质相互作用的规律，涉及的研究内容极其广泛，并 给等离子体物理、激光物理、非线性光学、天体物理、原子核物理、加速器物 理、高能物理、凝聚态物理、相对论物理、激光驱动惯性约束核聚变、材料科 学等基础和应用物理学科带来极大的冲击和机遇。目前，强场物理的发展已超 越物理学的范围，向其它自然科学的研究领域渗透。超快化学、生化反应动力 学、飞秒生物学、超快x 射线衍射学、超快x 射线光谱学、超快激光医学、 物质精细热处理等一大批新方向、新领域、新技术正在形成。近年来，强场物 理中超短超强激光与团簇相互作用的研究也日趋活跃。 自从五十年代b e c k e r 等人提出了用超声喷注加冷凝的方法产生原子( 分 子) 团簇以来，关于团簇的研究已经取得了很大的进展，目前在实验上已经取 得了一些十分有意义的结果。对团簇进行研究不仅在化学、冶金、新材料的发 现和制备等领域有着不可估量的应用前景，而且为固体物理、表面物理和原子 分子物理等基础学科的研究也提供了一种强有力的新手段。特别是近几年来， 超短脉冲激光与团簇相互作用的研究已引起了人们的极大重视。由于此相互作 用过程能产生能量高达m e v 量级的高能离子和中子以及非常强的x 射线辐射， 因此对这种相互作用的研究有望对激光核聚变和x 射线激光等研究领域产生重 四川大学博七学位论文 大的影响。 1 2 超短超强激光技术的发展 自从1 9 6 4 年第一台激光器建成后，由于激光在强度、单色性等方面的优 势，使它在各个领域都得到了广泛的应用。追求高峰值功率输出一直是激光技 术的目标之一。早期提高输出功率的主要手段是缩短脉冲宽度，六十年代调q 技术( q s w i t c h e d ) 和自锁模( s e l f - m o d e 1 0 c k i n g ) 技术的发展将激光脉冲宽度 缩短到n s 和p s ，峰值功率提高了六个数量级，达到g w ( 1 g w = 1 0 9 w ) 水平。在 这样高的功率密度下，光学材料的非线性折射效应引起的自聚焦(