Том 38, номер 10, статья № 13

Аннотация:

Высоконаправленный суперконтинуум (ВСК) является уникальным источником широкополосного когерентного излучения. Для создания такого источника необходима информация о параметрах и условиях его возникновения. В статье приводятся результаты экспериментального исследования условий формирования ВСК в газообразном азоте при накачке импульсом излучения на длине волны λ = 950 нм с длительностью 70 фс и энергией 3–6 мДж. Излучение накачки фокусировалось в газовую камеру сферическим зеркалом с фокусным расстоянием 75 см в условиях аберрации (угол падения излучения на зеркало – 15°). Показано, что существуют оптимальные энергия накачки 4,5 мДж и давление газа 3–4 атм. Спектральный состав ВСК охватывает диапазон от 350 до 1000 нм. Расходимость излучения ВСК является дифракционной, и наибольшая ее величина (диаметр белого пятна в дальней зоне) соответствует λ = 780 нм. Максимальная энергия – ВСК 17 мкДж. Результаты работы полезны для понимания физических механизмов, лежащих в основе возникновения ВСК, а также для разработки широкополосного источника когерентного излучения.

Ключевые слова:

филамент, суперконтинуум, аберрационная фокусировка, импульс излучения, длина волны, расходимость

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Theberge F., Liu W., Luo Q., Chin S.L. Ultrabroadband continuum generated in air (down to 230 nm) using ultrashort and intense laser pulses // Appl. Phys. 2005. V. 80. P. 221–225. DOI: 10.1007/s00340-004-1689-x.
2. Béjot P., Bonacina L., Extermann J., Moret M., Wolf J.P., Ackermann R., Lascoux N., Salame R., Salmon E., Kasparian J., Berge L., Champeaux S., Guet C., Blanchot N., Bonville O., Boscheron A., Canal P., Castaldi M., Hartmann O., Lepage C., Marmande L., Mazataud E., Mennerat G., Patissou L., Prevot V., Raffestin D., Riboizi J. 32 terawatt atmospheric white-light laser // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 151106. DOI: 10.1038/375073a0.
3. Aközbek N., Trushin S.A., Baltŭska, Fuß A.W., Goulielmakis E., Kosma K., Krausz F., Panja S., Uiberacker M., Schmid W.E., Becker A., Scalora M., Bloemer M. Extending the supercontinuum spectrum down to 200 nm with few-cycle pulses // New J. Phys. 2006. V. 8, N 177. P. 25619-2. DOI: 10.1088/1367-2630/8/9/177.
4. Geints Y.E., Zemlyanov A.A. Self-focusing of a focused femtosecond laser pulse in air // App. Phys. B. 2010. V. 101, N 4. P. 735–742. DOI: 10.1007/s00340-010-4098-3.
5. Geints Y.E., Bulygin A.D., Zemlyanov A.A. Model description of intense ultra-short laser pulse filamentation: Multiple foci and diffraction rays // Appl. Phys. B. 2012. V. 107, N 1. P. 243–255. DOI: 10.1007/s00340-011-4765-z.
6. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Ионин А.А., Мокроусова Д.В., Селезнев Л.В., Синицын Д.В., Сунчугашева Е.С. Постфиламентационное распространение мощных лазерных импульсов в воздухе в режиме узконаправленных световых каналов // Квант. электрон. 2016. Т. 46, № 11. С. 1009–1014. DOI: 10.1070/QEL16154.
7. Компанец В.О., Архипова А.А., Мельников А.А., Чекалин С.В. Управление фемтосекундной филаментацией посредством выстраивания молекул газа лазерными импульсами коротковолнового ИК-диапазона // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 116, вып. 4. С. 217–224. DOI: 10.31857/S1234567822160054.
8. 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, N 1. P. 73–75. DOI: 10.1364/OL.20.000073.
9. Wille H., Rodriguez M., Kasparian J., Mondelain D., Yu J., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wolf J.P., Wöste L. Teramobile: A mobile femtosecond-terawatt laser and detection system // Europ. Phys. J. Appl. Phys. 2002. V. 20. P. 183–190. DOI: 10.1051/epjap:2002090.
10. Kasparian J., Rodriguez M., Méjean G., Yu J., Salmon E., Wille H., Bourayou R., Frey S., André Y.-B., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wolf J.-P., Wöste L. White-light filaments for atmospheric analysis // Science. 2003. V. 301. P. 61–64. DOI: 10.1126/science.1085020.
11. Kamali Y., Sun Q., Daigle J.-F., Azarm A., Bernhardt J., Chin S.L. Lens tilting effect on filamentation and filament-induced fluorescence // Opt. Commun. 2009. V. 282. P. 950–954. DOI: 10.1117/12.921634.
12. Alonso B., Borrego-Varillas R., Sola Íñigo J., Varela Ó., Villamarín A., Collados M.V., San Román J., Bueno J.M., Roso L. Enhancement of filamentation postcompression by astigmatic focusing // Opt. Lett. 2011. V. 36, N 19. P. 3867–3868. DOI: 10.1364/OL.36.003867.
13. Дергачев А.А., Ионин А.А., Кандидов В.П., Мокроусова Д.В., Селезнев Л.В., Синицын Д.В., Сунчугашева Е.С., Шленов С.А., Шустикова А.П. Плазменные каналы при филаментации в воздухе фемтосекундного лазерного излучения с астигматизмом волнового фронта // Квант. электрон. 2014. Т. 44, № 12. С. 1085–1093. DOI: 10.1070/QE2014v044n12ABEH015472.
14. Xu Z., Zhu X., Yu Y., Zhang N., Zhao J. Super-luminescent jet light generated by femtosecond laser pulses // Sci. Report. 2014. V. 4. P. 3892. DOI: 10.1038/srep03892.
15. Иванов Н.Г., Лосев В.Ф. Влияние керровской нелинейности на филаментацию фемтосекундного импульса излучения в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 3. С. 198–203. DOI: 10.15372/AOO20170302; Ivanov N.G., Losev V.F. Kerr nonlinearity effect on femtosecond pulse radiation filamentation in air // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 4. P. 331–336.
16. Ivanov N.G., Losev V.F., Prokop’ev V.E., Sitnik K.A. Generation of a highly directional supercontinuum in the visible spectrum range // Opt. Commun. 2017. V. 387. P. 322–327. DOI: 10.1016/j.optcom.2016.11.057.
17. Прокопьев В.Е., Лубенко Д.М., Лосев В.Ф. Исследование пространственной структуры фемтосекундного лазерного пучка в области филамента при его аберрационной фокусировке в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2020. Т. 33, № 9. С. 685–689. DOI: 10.15372/AOO20200904.
18. Прокопьев В.Е., Лубенко Д.М. Трансформация спектральных характеристик фемтосекундного лазерного импульса при распространении в атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2024. Т. 37, № 8. С. 648–652. DOI: 10.15372/AOO20240804; Prokop’ev V.E., Lubenko D.M. Femtosecond laser pulse spectrum transformation during propagation in the atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2024. V. 37, N 6. P. 766–770.