ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
При распространении в молекулярной среде фемтосекундного лазерного излучения существенную роль играют рамановские процессы на вращательных и колебательных уровнях молекул, приводящие к появлению новых спектральных компонент, сдвинутых как в синюю, так и в красную сторону относительно спектра исходного излучения и распространяющихся вблизи оси плазменного канала филамента. Во всех этих процессах ключевую роль играет угловой спектр взаимодействующего излучения, который определяется пространственной модой пучка. Настоящий проект направлен на экспериментальное и численно исследование рамановских, четырехволновых и иных процессов при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в молекулярных газах с учетом пространственной моды пучка. В ходе экспериментальных исследований и численного моделирования планируется выявить зависимости спектрально-временных характеристик излучения филамента в его в центральной части от пространственного качества исходного пучка. На основе полученных данных будет построена модель физических процессов, приводящих к формированию солитоноподобных рамановских световых пуль, антистоксовых компонент, либо сверхуширению спектра при филаментации в молекулярных газах, существенным образом учитывающая угловой спектр исходного излучения. В экспериментах будет использовано излучение лазера на кристалле сапфира с титаном с энергией импульсов от 0.5 до 10 мДж. Будет использована оригинальная схема филаментации фемтосекундного излучения в газах, использующая преколлимированный тонкий пучок для формирования филамента. Для выделения излучения из центральной части филамента на заданном расстоянии от начала филамента использована оригинальная схема на основе перемещаемой в кювете с газом на магнитном захвате диафрагмы, "отрезающей" низкоинтенсивное излучение резервуара. Для исследования процессов, происходящих при филаментации в зависимости от пространственной моды пучка, будет использован пространственный фильтр, устанавливаемый перед компрессором. Нами будет создана полная четырехмерная модель филаментации (x, y, z, t) и комплекс программ для моделирования эволюции одного или нескольких филаментов в молекулярных и атомарных газах с давлением, близким к атмосферному. В вычислительном эксперименте будут определены спектральные, временные и пространственные распределения излучения, испытавшего трансформацию спектра в фемтосекундном филаменте. Будет проведено теоретическое исследование распространения фемтосекундного излучения интенсивностью около 10^14 Вт/см^2 (филаментация или оптический пробой) в газовой среде относительно высокого давления 5 – 100 атм. Компьютерное моделирование будет проводиться на суперкомпьютерах МГУ имени М.В. Ломоносова.
Проведено исследование четырехволнового смешения при филаментации в воздухе преколлимированного пучка в один очном импульсе. Показано, что их частотно-угловой спектр зависит от первоначальных условий фокусировки и объяснили этот факт изменениями плотности плазмы. Простая модель фазового согласования при четырехволновом смешении хорошо согласуется с результатами экспериментов только в том случае, если учитывается наличие плазменной дисперсии. Систематические численные исследования инфра-красного излучения, сформированного при филаментации в воздухе, выявило образование световой пули. Инфракрасная световая пуля распространяется вдоль оси филамента с расходимостью <1 мрад и квазипостоянной длительностью 30 фс. По мере распространения, центральная длинаволны пули увеличивается от 860 нм до 900 нм. Результаты численных исследований хорошо согласуются с результатами экспериментов.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Особенности филаментации в молекулярных газах фемтосекундного излучения с негауссовым поперечным пространственным профилем |
Результаты этапа: Впервые экспериментально выявлен процесс четырехволнового смешения при фемтосекундной филаментации в молекулярном газе. Проведен теоретический анализ синхронизма четырехволнового смешения, выявивший сильную зависимость поведения спектральных компонент от концентрации электронов в плазме. В частности, сдвинутая в голубую область спектра компонента, распространяющаяся вдоль оси филамента, появляется в случае, когда концентрация плазмы превышает определенный порог (3.3 *10^16 см^-3 для несущей частоты лазерного излучения 800 нм). Разработан программный пакет, позволяющий моделировать 3+1-мерную (x, y, z, t) задачу распространения излучения в воздухе. | ||
2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Особенности филаментации в молекулярных газах фемтосекундного излучения с негауссовым поперечным пространственным профилем |
Результаты этапа: Проведено исследование четырехволнового смешения при филаментации в воздухе преколлимированного пучка в один очном импульсе. Показано, что их частотно-угловой спектр зависит от первоначальных условий фокусировки и объяснили этот факт изменениями плотности плазмы. Простая модель фазового согласования при четырехволновом смешении хорошо согласуется с результатами экспериментов только в том случае, если учитывается наличие плазменной дисперсии. Систематические численные исследования инфра-красного излучения, сформированного при филаментации в воздухе, выявило образование световой пули. Инфракрасная световая пуля распространяется вдоль оси филамента с расходимостью <1 мрад и квазипостоянной длительностью 30 фс. По мере распространения, центральная длинаволны пули увеличивается от 860 нм до 900 нм. Результаты численных исследований хорошо согласуются с результатами экспериментов. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".