在探讨“大气激光传输”这一主题之前，我们首先要了解激光技术在大气中的传输特性，这不仅涉及到基础的光学理论，还涉及物理学中激光与空气介质相互作用的复杂机制。文章“Long-distance propagation of intense short laser pulse in air”由多位来自中国和德国的物理学家联合撰写，发表在《Physics of Plasmas》期刊上，其主要研究了高强度激光脉冲在空气中的远距离传输问题。
一、大气激光传输的基础知识
激光传输是指激光束在大气介质中传播时所发生的一系列物理过程。这些过程包括激光光束的散射、折射、吸收和衍射。由于大气介质的不均匀性和包含的颗粒、水滴等微粒，会使得激光束在传输过程中发生散射，导致能量损失和光束扩展。同时，激光束的波前在大气中传播时，不同部分的相位不同步，也会产生衍射效应，进一步限制了激光束的传输距离。
二、激光传输的非线性效应
文章提到的关键物理现象包括非线性Kerr效应和多光子电离(Multiphoton Ionization, MPI)。非线性Kerr效应是指激光引起介质折射率的变化，这种变化与入射激光的强度平方成正比。当激光功率超过临界值PN时，介质的非线性效应变得显著，并导致了光束的聚焦。而多光子电离是指在高强度激光作用下，介质中的电子可以同时吸收多个光子跃迁到高能级，从而脱离原子核形成自由电子。这一过程伴随着能量的消耗，是激光能量损失的主要原因。
三、激光传输中的聚焦与离焦竞争
聚焦和离焦效应在激光传输中起着至关重要的作用。聚焦效应使得激光束在传输过程中可以自行调整，维持较窄的光束宽度，从而减少能量的扩散。然而，当激光强度超过多光子电离的阈值时，产生的电子会导致光束的离焦，因为这些自由电子会散射激光，使得原本聚焦的光束变得发散。因此，Kerr聚焦与电离离焦之间形成了竞争关系，其竞争结果决定了激光束在大气中的传播行为。
四、远距离激光传输的应用
文章还提到了高强度激光脉冲在空气中的远距离行为，这是许多应用领域的基础，例如大气远程诊断等。大气远程诊断是指通过激光技术来探测大气中的各种成分和环境参数，例如检测污染物质的浓度、大气温度和压力等。由于激光脉冲的传输特性，使得其能够达到远距离探测的目的。
总结以上知识点，我们可以得知，在大气中进行激光传输，特别是在长距离传播时，需要考虑的物理现象和效应非常复杂。非线性Kerr效应和多光子电离是影响激光在大气中传播特性的两个重要机制，它们之间的相互作用导致了激光束在传播过程中的聚焦与离散效应。而这些研究对于发展远程大气检测技术，以及其它依赖于大气激光传输的领域具有重要的意义。
