中文摘要：

飞秒激光在大气传输过程中形成的长距离等离子体通道具有一定的导电特性，相当于一根虚拟的传输线，可灵活、随时地布线和收起，它在非接触传导电及射频能量方面具有潜在的应用前景。本申请拟开展利用飞秒激光等离子体通道传导射频电磁能方面的研究，具体内容为1）研究横电（TE）、横磁（TM）和横电磁（TEM）等不同模式的射频电磁能与各种等离子体丝结构（单丝、双丝及多丝）所组成等离子体通道间耦合及其传输导引的特性。2）在双丝或者多丝所构成的等离子体通道情况下，研究通道内每条等离子体丝的直径、丝间距等因素对射频电磁波的耦合及传输的影响。3）研究射频电磁波的频率（选取频率范围从几百MHz到几个GHz）对射频能与等离子体通道耦合及传输的影响关系。 4）研究等离子体通道的特征参数（如电子密度、通道寿命等）对射频电磁波的耦合及传输的影响。

结论摘要：

本项目开展了等离子体单线结构、双线结构传输线以及等离子体圆波导等波导形式对射频电磁能传导的研究。通过三年的研究工作，已较好地完成了项目的研究计划，取得了多项创新性的研究结果（见主要进展和成果部分）。 飞秒激光等离子体丝构成的单线结构以及双线结构的传输线对电磁波传导的理论研究结果均表明增加传输线的直径和等离子体的电子密度，降低电磁波频率等有利于射频能的传导。对于双线结构传导电磁波的情况，发现射频能的传输与双线间距与电磁波波长间的比值密切相关。与自由空间中微波信号的传输情况比较，在一定的传输距离内，由这两种结构传输线所获得的信号幅度都有较大幅度的提高； 在单线和双线两种工作模式条件下，首次获得了射频电磁波传导距离分别为6.5cm和8cm的实验结果，其较自由空间传输条件下的射频电磁波信号分别提高3和6倍。利用离子体丝传输线的实验结果和简单的物理模型，发明了飞秒激光等离子体丝基本参数的无干扰测量方法，获得了丝的初始平均等离子体电导率σ和电子密度Ne分别为σ≈1.1492×103(S/m)，Ne≈4.1011×1016cm-3的结果； 本项目还根据等离子体通道中电子密度的大小对等离子体圆波导按金属波导和介质波导的两种情况进行了理论研究。并对一种特定的、不连续且有限厚度包层的等离子体圆波导结构进行了深入的研究，结果表明微波辐射信号沿圆波导可以传导超过千米的距离。 此外，本项目还研究了重复频率为1kHz的飞秒激光系统诱导等离子体通道的电磁波辐射；并基于线天线工作原理，对单根飞秒激光等离子体通道的辐射场进行了实验研究。并对飞秒激光等离子体单丝及多丝的引导高压放电的机理进行了研究。 迄今为止，本项目在国内外较有影响SCI学术期刊上发表论文23篇，包括Applied Physics Letter 2 篇， Optics Letter 2 篇， Physics Review E 1 篇， Optics Express 1 篇，J. of Applied Physics 1篇， Physics of Plasma 2 篇等， 国际学术会议4篇；国际学术会议邀请报告3次；获授权发明专利一项。