Том 27, номер 10, статья № 1

Аннотация:

Рассмотрены теоретические аспекты самофокусировки и филаментации мощного импульсного излучения CO₂-лазера с несущей длиной волны 10,6 мкм в атмосферном воздухе. В численной модели проведен учет селективного молекулярного поглощения оптической трассы. Показано, что в условиях суперконтинуального уширения частотного спектра лазерного импульса, происходящего в результате его самовоздействия, атмосферное поглощение дестабилизирует сам процесс филаментации, искажая частотный спектр излучения и сокращая длину формируемого в канале пучка плазменного канала.

Ключевые слова:

ультракороткое лазерное излучение, самофокусировка, филаментация, ионизация, лазерная плазма

Список литературы:

1. Selffocusing: Past and Present / Еds. Y.R. Shen, R.W. Boyd, S.G. Lukishova. Springer, 2009. 605 p.
2. Bergé L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly-ionized, optically-transparent media // arXiv: Physics 0612063v1. 2007.
3. Couairon A., Myzyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441, N 2–4. P. 47–189.
4. Кандидов В.П., Шлёнов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205–228.
5. Chin S.L., Wang T.-J., Marceau C., Wu J., Liu J.S., Kosareva O., Panov N., Chen Y.P., Daigle J.-F., Yuan S., Azarm A., Liu W.W., Seideman T., Zeng H.P., Richardson M., Li R., Xu Z.Z. Advances in intense femtosecond laser filamentation in air // Laser Phys. 2012. V. 22, N 1. P. 1–53.
6. 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.
7. Couairon A., Chakraborty H.S., Gaarde M.B. From single-cycle self-compressed filaments to isolated attosecond pulses in noble gases // Phys. Rev. A. 2008. V. 77. 053814.
8. Kasparian J., Rodriguez M., Méjean G., Yu J., Salmon E., Wille H., Bourayou R., Frey S., André Y.-B., Mysyrowicz A. White-light filaments for atmospheric analysis // Science. 2003. V. 301. P. 61–64.
9. Andriukaitis G., Balčiūnas T., Ališauskas S., Pugžlys A., Baltuška A., Popmintchev T., Chen M.-C., Murnane M.M., Kapteyn H.C. 90 GW peak power few-cycle mid-infrared pulses from an optical parametric amplifier // Opt. Lett. 2011. V. 36, N 15. Р. 2755–2757.
10. Fuji T., Suzuki T. Generation of sub-two-cycle mid-in-frared pulses by four-wave mixing through filamentation in air // Opt. Lett. 2007. V. 32, N 22. Р. 3330–3332.
11. Bravy B.G., Chernyshev Yu.A., Gordienko V.M., Makarov E.F., Panchenko V.Ya., Platonenko V.T., Vasil'ev G.K. Multi-terawatt picoseconds 10-mm СО₂-laser system: design and parameters' control // Opt. Express. 2012. V. 20, N 23. P. 25536–25544.
12. Polyanskiy M.N., Babzien M. Ultrashort pulses // CO₂-laser – optimization and application / Ed. D.C. Dumitras // InTech. 2012. P. 139–162.
13. Гордиенко В.М., Платоненко В.Т., Стержантов А.Ф. Самовоздействие мощного десятимикронного лазерного излучения в газовых средах: управление длительностью импульса и генерация горячих электронов // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 7. С. 663–668.
14. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Численное моделирование самовоздействия тераваттных пикосекундных импульсов CO₂-лазера в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 9. С. 716–725.
15. Зуев В.Е., Макушкин Ю.С., Пономарев Ю.Н. Современные проблемы атмосферной оптики. Т. 3. Спектроскопия атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 248 с.
16. Berge L., Rolle J., Kohler C. Enhanced self-compression of mid-infrared laser filaments in argon // Phys. Rev. 2013. A. V. 88. 023816.
17. Loriot V., Hertz E., Faucher O., Lavorel B. Measurement of high-order Kerr refractive index of major air components: erratum // Opt. Express. 2010. V. 18, N 3. P. 3011–3012.
18. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.
19. Переломов А.М., Попов В.С., Терентьев М.В. Ионизация атомов в переменном электрическом поле // Ж. теор. и эксперим. физ. 1966. Т. 50, вып. 5. С. 1393–1397.
20. Itikawa Y. Cross sections for electron collisions with nitrogen molecules // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2006. V. 35, N 1. Р. 31–53.
21. Келдыш Л.В. Ионизация в поле сильной электромагнитной волны // Ж. теор. и эксперим. физ. 1964. Т. 47, вып. 5. С. 1945–1956.
22. Sun Z., Chen J., Rudolph W. Determination of the transient electron temperature in a femtosecond-laser-induced air plasma filament // Phys. Rev. E. 2011. V. 83. 046408.
23. Атмосфера: Справочник. Ч. I. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 510 с.
24. U.S. Standard Atmosphere, 1962, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1962.
25. HITRAN on the Web, URL: http://hitran.iao.ru
26. Moll K.D., Gaeta A.L. Role of dispersion in multiple-collapse dynamics // Opt. Lett. 2004. V. 29, N 9. P. 995–997.