ИСТИНА

В рамках настоящего проекта предлагается развить новые нелинейно -оптические методы формирования предельно коротких импульсов электромагнитного излучения в среднем инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне посредством самокомпрессии импульс ов в полых волноводах, волноводах типа кагоме, филаментации импульсов среднего ИК спектрального диапазона. Для достижения целей проекта предполагается выполнить обширные теоретические исследования и суперкомпьютерное моделирование, направленные на решение следующих основных задач: (1) Спектральные континуумы, способные переносить энергию порядка миллиджоулей, регулярно получаются в нелинейных полых волноводах и самоподдерживающихся фемтосекундных филаментах в свободном пространстве . Однако, из-за трудностей нелинейного взаимодействия в высокоэнергетичном режиме, сжатие импульса после его спектрального уширения либо осуществляется с помощью отдельной части установки, либо, в случае филаментации, приводит к самокомпрессии лишь небольшой части энергии в сжатом импульсе. В проекте будет продемонстрировано простое решение задачи эффективного нелин ейного сжатия импульса, охватывающему весь пучок, до длительности меньше одного периода поля, с высокой энергетической эффективностью в специализированном фотонно-кристаллическом волокне типа кагоме с большой полой сердцевиной, наполненной инертным газом. (2) Оптические дышащие солитоны, как известно, демонстрируют хорошо различимые периоды, где фаза сжатия импульса сменяется его растяжением. В данном проекте будет показано, что в предельных режимах, в которых длительность солитонного импульса достигает предельной длительности одного периода поля, динамика волновой формы поля может существенно отличаться от своего стандартного поведения, позволяя генерировать гигаваттные оптические импульсы с длительностью меньше половины оптического периода в среднем ИК диапазоне. (3) Подавляющее большинство экспериментов по филаментации и генерации суперконтинуума в толще прозрачных твѐрдых тел используют сверхкороткие лазерные импульсы в ближнем инфракрасном спектральном диапазоне, которые находятся в пределах области нормальной дисперсии материала. Для длин волн больше 1.5 мкм большинство оптически прозрачных материалов имеют аномальную дисперсию групповых скоростей (ДГС). Филаментация в таком режиме аномальной ДГС – сравнительно неизученная область исследований. В настоящем проекте будут представлены результаты исследования новых филаментационных режимов распространения импульсов среднего ИК спектрального диапазона в прозрачных твѐрдых телах, а также газовых средах, будут развиты методики филаментационно й компрессии импульсов среднего инфракрасного спектрального диапазона.

В ходе выполнения работ по первому этапу показано, что в предельных режимах, в которых длительность солитонного импульса достигает предельной длительности одного периода поля, динамика волновой формы поля может существенно отличаться от своего стандартного поведения, позволяя генерировать гигаваттные оптические импульсы с длительностью меньше половины оптического периода в среднем ИК диапазоне. В ходе выполнения работ по второму этапу проведено численное моделирование экспериментов по генерации импульсов длительности меньше одного оптического периода на длине волны около 2 мкм посредством сопровождающегося ионизацией процесса солитонной самокомпрессии импульса в в фотонно-кристаллических волноводах с решёткой типа кагоме с гипоциколоидной сердцевиной. Теоретический анализ и численное моделирование позволили выявить новые физические процессы, лежащие в основе физики формирования предельно коротких импульсов. На основании проведенного моделирования указаны новые режимы генерации импульсов длительностью меньше одного оптического периода гигаваттного уровня пиковой мощности для приложений физики сильных полей.