ИСТИНА

Итоговый отчет по проекту РФФИ 13-02-90476 Укр_ф_а. Проект состоял в изучении фундаментальных закономерностей филаментации фемтосекундных импульсов ближнего ИК-диапазона в прозрачных твердотельных диэлектриках. Впервые установлена физическая картина филаментации в плавленом кварце импульсного излучения в кольцевом пучке с фазовой сингулярностью с топологическим зарядом m = 2. Определено, что наличие фазовой сингулярности качественно меняет процесс локализации светового поля при фемтосекундной филаментации. Показано, что в вихревом пучке стягивание основной части энергии в приосевую область происходит на большем расстоянии по сравнению с кольцевым пучком без фазовой сингулярности. Наличие фазовой сингулярности препятствует «затеканию» энергии на оптическую ось. При стягивании центральной части импульса к оси пучка происходит сильное искажение формы импульса. В распределении интенсивности возникают дополнительные максимумы на фронте и хвосте импульса, при этом сильно уширятся частотный спектр. В угловом спектре на всех длинах волн отсутствует нулевая гармоника. С увеличением темпа нарастания интенсивности в центральной части импульса при приближении к нелинейному фокусу в частотно-угловом спектре возникают компоненты, соответствующие коническому излучению, как в стоксовой, так и в антистоксовой его частях. В области возникновения плазменного канала максимум интенсивности смещается в хвостовую часть импульса, где пучок имеет многокольцевую структуру. Исследована трансформация частотно-угловых спектров и формы фемтосекундного импульса при филаментации Бесселевых и вихревых пучков в плавленом кварце. Показано, что в условиях нормальной дисперсии групповой скорости в окрестности 800 нм распределение концентрации электронов вдоль плазменного канала филамента является фрагментированным вследствие распада импульса на несколько субимпульсов с различными пиковыми интенсивностями. Установлено, что сильное уширение спектр импульса испытывает в области возникновения плазменного канала. В структуре частотно-углового спектра появляется модуляция, являющаяся результатом интерференции излучения суперконтинуума, генерируемого на первом и последующих фрагментах плазменного канала. Получены пространственные распределения поверхностной плотности энергии (флюенса) и концентрации электронов в плазменных каналах филаментов в кристалле сапфира при взаимодействии двух когерентных пучков, один из которых содержит фазовую сингулярность. Показано, что при увеличение угла схождения между гауссовым и вихревом пучками в диапазоне от 0.2 до 0.5 град. расстояние до нелинейного фокуса и точки старта плазменного канала уменьшается. На положение плазменных каналов в поперечном сечении сильное влияние оказывает сдвиг фаз между пучками, который определяет их азимутальное положение. Исследована пространственно-временная эволюция нелинейных возмущений показателя преломления в плавленом кварце. Полученные результаты подтверждают предложенную ранее исполнителями проекта модель, согласно которой условием насыщения интенсивности в филаменте является прекращение роста суммарной оптической силы керровской фокусирующей «линзы» и наведенной плазмой дефокусирующей.