Том 26, номер 05, статья № 2

pdf Землянов А. А., Булыгин А. Д., Гейнц Ю. Э. Энергетические световые структуры при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в воздухе. К 50-летию первой публикации о самофокусировке света. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 05. С. 350-362.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Изучен класс энергетических световых структур в физике нелинейных волн - дифракционно-лучевые трубки в самофокусирующей диссипативной среде. Показано, что их взаимодействие вдоль дистанции распространения мощного фемтосекундного лазерного изучения формирует устойчивые по физическим характеристикам области локализации световой энергии - филамент и постфиламентационнный световой канал, а также энергетически консервативную периферию. Стабилизация границ филамента и канала обеспечивается дополнительным, имеющим дифракционную природу, поджатием со стороны периферии. С использованием данной концепции объяснены зависимости длины филаментации лазерного импульса от мощности и радиуса пучка, факт сохранения высокой интенсивности в постфиламентационном световом канале.

Ключевые слова:

самофокусировка, филаментация, рефокусировка, дифракционно-лучевая трубка

Список литературы:

1. Аскарьян Г.А. Воздействие градиента поля интенсивного электромагнитного луча на электроны и атомы // Ж. эксперим. и теор. физ. 1962. Т. 42, вып. 6. С. 1567.
2. Захаров В.Е., Кузнецов Е.А. Солитоны и коллапсы: два сценария нелинейных волновых систем // Успехи физ. наук. 2012. Т. 182, № 6. C. 569-592.
3. Маненков А.А. Самофокусировка лазерных пучков: современное состояние и перспективы исследований // Успехи физ. наук. 2011. V. 181, № 1. C. 107-112.
4. Boyd R.W., Lukishova S.G., Shen Y.R. Self-focusing: Past and Present // Springer Science, Business Media: LLC, 2009. 605 p.
5. Пилипецкий Н.Ф., Рустамов А.Р. Наблюдение самофокусировки света в жидкостях // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2, вып. 2. С. 88-90.
6. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, iss. 1. P. 73-75.
7. Kasparian J., Wolf J.-P. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation // Opt. Express. 2008. V. 16, N 1. P. 466-493.
8. Mechain G., Couairon A., Andre Y.-B., D'Amico C., Franco M., Prade B., Tzortzakis S., Mysyrowicz A., Sauerbrey R. Long-range self-channeling of infrared laser pulses in air: a new propagation regime without ionization // Appl. Phys. B. 2004. V. 79. P. 379-382.
9. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы / Под общей ред. проф. А.А. Землянова. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 212 с.
10. Ахманов С.А., Сухоруков А.П., Хохлов Р.В. Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде // Успехи физ. наук. 1967. Т. 93, вып. 1. С. 19-69.
11. Кандидов В.П., Шленов С.А., Силаева Е.П., Дергачев А.А. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе и ее приложения в атмосферной оптике // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 10. С. 873-884.
12. Liu W., Gravel J.-F., Theberge F., Becker A., Chin S.L. Background reservoir: its crucial role for long-distance propagation of femtosecond laser pulses in air // Appl. Phys. B. 2005. V. 80, N 7. P. 857-860.
13. Розанов Н.Н. Диссипативные оптические солитоны от микро- к нано- и атто-. М.: Физматлит, 2011. 536 с.
14. Землянов А.А., Булыгин А.Д., Гейнц Ю.Э. Дифракционная оптика светового филамента, образованного при самофокусировке фемтосекундного лазерного импульса в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 10. С. 839-847.
15. Grow T.D., Ishaaya A.A., Vuong L.T., Gaeta Al., Gavish N., Fibich G. Collapse dynamics of super-gaussian beams // Opt. Express. 2006. V. 14. P. 5468-5475.
16. Tatarinova L.L., Garcia M.E. Exact solutions of the eikonal equations describing self-focusing in highly nonlinear geometrical optics // Phys. Rev. A. 2008. V. 78. 021806.
17. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 856 с.
18. Раутиан С.Г. Квазилучевые трубки // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 87, № 3. С. 494-498.
19. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. М.: Наука, 1989. 560 с.
20. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Филаментация мощного ультракороткого лазерного излучения. Фактор размера пучка // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. C. 11-17.
21. Zuoqiang Hao, Jie Zhang, Xin Lu, Tingting Xi, Zhe Zhang, Zhaohua Wang. Energy interchange between large-scale free propagating filaments and its background reservoir // Opt. Soc. Amer. B. 2009. V. 26, N 3. P. 499-502.
22. Chin S.L. Femtosecond Laser Filamentation // Springer Series on Atomic, Optical, and Plasma Physics. 2010. V. 551. 130 p.
23. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Каустики, катастрофы и волновые поля // Успехи физ. наук. 1983. Т. 141, № 4. C. 591-627.
24. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Формирование филамента фемтосекундного лазерного импульса в воздухе после фокуса оптической системы // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. C. 745-752.
25. Булыгин А.Д., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Эволюция эффективного радиуса лазерного пучка фемтосекундной длительности после его глобальной самофокусировки в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2007. T. 20, № 11. C. 973-979.
26. Couairon A. Filamentation length of powerful laser pulses // Appl. Phys. B. 2003. V. 76, N 7. P. 789-792.
27. Popruzhenko S.V., Mur V.D., Popov V.S., Bauer D. Strong field ionization rate for arbitrary laser frequencies // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. P. 193003.
28. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832с.