ИСТИНА

В рамках настоящего проекта предлагается развить новые нелинейно-оптические методы компрессии фемтосекундных импульсов среднего инфракрасного (ИК) диапазона частот до длительностей несколько оптических периодов. Для достижения целей проекта предполагается выполнить обширные экспериментальные и теоретические исследования, включая трехмерное суперкомпьютерное моделирование, направленные на решение следующих основных задач: (1) Разработка нового метода филаментационной самокомпрессии фемтосекундных лазерных импульсов среднего ИК диапазона с пиковой мощностью, составляющей сотни критических мощностей самофокусировки (2) Разработка метода эффективной самокомпрессии импульсов среднего ИК диапазона в сильнонелинейных легкоионизирующихся полупроводниковых средах, нелинейность которых на два порядка больше, а потенциал ионизации на порядок меньше, чем у широкозонных диэлектриков. (3) Развитие новых методов компрессии и импульсов субтераваттного уровня мощности на основе филаментационной генерации суперконтинуума в среднем ИК-диапазоне в атмосферном воздухе и других газах с последующей компенсацией нелинейного фазового набега импульса. (4) Разработка нового метода генерации широко перестраиваемых по частоте в среднем ИК-диапазоне импульсов с длительностью около нескольких оптических периодов в результате должным образом оптимизированного процесса ОПУ, в котором нелинейный фазовый набег, приобретенный сверхкоротким импульсов затравки в результате его фазовой самомодуляции и кроссмодуляции (ФКМ), помогает компрессии генерируемого импульса. Научная группа имеет необходимую для выполнения этих экспериментов экспериментальную базу, а также имеет доступ к суперкомпьютерным комплексам “Ломоносов” и “Чебышев” МГУ им. М.В. Ломоносова, необходимым для успешного выполнения 3+1 -мерного численного моделирования задач проекта, имеет для них предварительные расчеты, а также большой опыт экспериментальных исследований, численного моделирования и теоретического анализа других задач, связанных с нелинейной динамикой фемтосекундных лазерных импульсов ближнего и среднего ИК диапазона частот.

В ходе выполнения работ по первому этапу получен новый метод филаментационной самокомпрессии миллиджоулевых фемтосекундных лазерных импульсов среднего ИК диапазона с пиковой мощностью, составляющей сотни критических мощностей самофокусировки, в прозрачном диэлектрике. Реализованы эксперименты по самокомпрессии импульсов этим методом и трехмерное численное моделирование, согласующееся с экспериментально полученными данными. Теоретический анализ позволил выявить физический сценарий самокомпрессии и описать физику нового режима самокомпрессии импульсов с пиковой мощностью, составляющей сотни критических мощностей самофокусировки. Реализован новый метод эффективной самокомпрессии импульсов среднего ИК диапазона в сильнонелинейных легкоионизирующихся полупроводниковых средах, нелинейность которых на два порядка больше, а потенциал ионизации на порядок меньше, чем у широкозонных диэлектриков. Проведены эксперименты по самокомпрессии импульсов этим методом и будет выполнено численное моделирование, согласующееся с экспериментально полученными данными. Теоретический анализ позволил выявить основные физические сценарии и описать физику нового режима самокомпрессии импульсов сильнонелинейных легкоионизирующихся полупроводниковых средах.