ИСТИНА

Реализация систематического изучения электромагнитных импульсов (ЭМИ) и создание уникальных методик управления ими. В этом отношении особый интерес вызывают лазерные источники ЭМИ и методы точной экспериментальной характеризации широкополосного электромагнитного поля, спектр которого простирается далеко в сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон. Осуществляемое мощными лазерными импульсами удаленное зондирование атмосферы позволяет детектировать атмосферные загрязнения на больших расстояниях. Терагерцовое и микроволновое излучение широко применяется в системах сканирования и контроля безопасности.

Modern high-power laser systems make it possible to achieve light field intensities sufficient to implement relativistic regimes of laser-plasma interaction, the optics of which is one of the most exciting and rapidly developing areas of laser physics. Laser-induced plasma on the surface of solid targets is a unique source for attosecond studies, efficient generation of coherent vacuum ultraviolet and x-ray radiation as a compact alternative to large-scale synchrotron systems, as well as for study ultrafast attosecond electron dynamics at the laboratory level. At the same time, ultrabroadband nonlinear laser-plasma electrodynamics sets the scene for the physics of subcycle electromagnetic field waveforms and attosecond technologies, terahertz and microwave photonics, as well as remote sensing. An extension of laser-filament-driven sources of low-frequency radiation below the terahertz borderline would help avoid strong atmospheric absorption bands, which limit long-distance transmission and remote-sensing application of terahertz radiation, and would help integrate cutting-edge tools of ultrafast optics and microwave photonics. Achieving the integration of modern methods of ultrafast optics and microwave photonics in order to increase the generation efficiency of the corresponding laser-plasma systems provides new approaches to solving these problems, since it suggests a compact arrangement whereby a laser-plasma source of bright, ultrawide-angle microwave radiation could be created with a remote, e.g., ground-based, laser driver, giving rise to intense microwave emission at obtuse angles well beyond the broadside plane, thus providing a powerful resource for remote sensing and standoff detection of trace gases, microdroplets, and aerosols in the atmosphere and at remote surfaces.

Основные результаты Проекта включают: 1. Экспериментальные и теоретические исследования физических механизмов генерации терагерцового и микроволнового излучения в плазме, индуцированной лазерными импульсами с мультитераваттной пиковой мощностью. 2. Квантово-механический анализ процесса туннельной ионизации, анализ возбужденных связанных состояний, поддерживаемых кулоновским потенциалом при рекомбинации волнового пакета электронов континуума с атомным остовом и появление в спектре отклика связанных электронов гармоник, амплитуда и порядок которых определяются формой атомного потенциала и величиной потенциала ионизации. 3. Экспериментальный и теоретический анализ режимов лазерно-плазменных взаимодействий с импульсами высокой пиковой мощности. 4. Экспериментальные и теоретические исследования новых механизмов генерации гармоник высоких порядков лазерными импульсами высокой пиковой мощности.

Для целей Проекта научный коллектив имеет уникальные мультитераваттные и субтераваттные лазерные системы ближнего и среднего ИК-диапазона, разработанную в рамках Проекта 2019 уникальную систему методов характеризации сверхширокополосного излучения лазерно индуцированной плазмы со спектром от микроволнового до вакуумного ультрафиолетового диапазона, собственные ресурсы суперкомпьютерного моделирования, разработанные группой квантовые и квазиклассические модели взаимодействия сверхкоротких импульсов с веществом. Результаты работы группы в областях, близких к предлагаемым исследованиям, опубликованы в более чем 50 научных публикациях с 2017 года, включая многочисленные публикации в журналах Optica, УФН, Scientific Reports и других научных журналах.

Основные результаты Проекта включают: 1. Экспериментальные и теоретические исследования физических механизмов генерации терагерцового и микроволнового излучения в плазме, индуцированной лазерными импульсами с мультитераваттной пиковой мощностью. 2. Квантово-механический анализ процесса туннельной ионизации, анализ возбужденных связанных состояний, поддерживаемых кулоновским потенциалом при рекомбинации волнового пакета электронов континуума с атомным остовом и появление в спектре отклика связанных электронов гармоник, амплитуда и порядок которых определяются формой атомного потенциала и величиной потенциала ионизации. 3. Экспериментальный и теоретический анализ режимов лазерно-плазменных взаимодействий с импульсами высокой пиковой мощности. 4. Экспериментальные и теоретические исследования новых механизмов генерации гармоник высоких порядков лазерными импульсами высокой пиковой мощности.