Том 24, номер 10, статья № 1

Аннотация:

На основе нелинейного уравнения Шредингера получены уравнения для усредненных по времени дифракционных лучей, описывающих самофокусировку фемтосекундного лазерного излучения в воздухе. Путем численных расчетов показано, что вдоль дистанции распространения данные лучи проходят три стадии: 1) стадию формирования нелинейного фокуса; 2) стадию светового филамента; 3) стадию постфиламентационной эволюции. Дифракционные лучи во второй и третьей стадиях характеризуются двумя структурами: одна из них локализована в приосевой области и обладает после выхода из зоны филаментации угловой расходимостью меньше дифракционной, другая - в периферийной области с характерной расходимостью, соответствующей расходимости лазерного пучка в целом после прохождения им зоны нелинейного фокуса. Установлена принципиальная роль дифракционного взаимодействия центральной и периферийной частей лазерного пучка в формировании устойчивого светового канала вблизи оси пучка.

Ключевые слова:

фемтосекундное лазерное излучение, дифракционные лучи, филаментация

Список литературы:

1. Boyd R.W., Lukishova S.G., Shen Y.R. Self-focusing: Past and Present // Topics in Appl. Phys. N. Y.: Springer, 2009. V. 114. 605 с.
2. Аскарьян Г.А. Воздействие градиента поля интенсивного электромагнитного луча на электроны и атомы // Ж. эксперим. и теор. физ. 1962. V. 42, вып. 6. P. 1567-1570.
3. Berge L. Wave collapse in physics: principles and applications to light and plasma waves // Phys. Rep. 1998. V. 303. P. 259-370.
4. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly ionized, optically transparent media // Repts. Progr. Phys. 2007. V. 70, N 10. P. 1633-1713.
5. Кандидов В.П., Косарева О.Г., Можаев Е.И., Тамаров М.П. Фемтосекундная нелинейная оптика атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 5. С. 429-436.
6. Kasparian J., Rodriguez M., Mejean G., Yu J., Salmon E., Wille H., Bourayou R., Frey S., Andre Y.-B., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wolf J.-P., Woste L. White-light filaments for atmospheric analysis // Science. 2003. V. 301, N 5629. P. 61-64.
7. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 212 с.
8. Зуев В.Е., Землянов А.А., Копытин Ю.Д. Нелинейная оптика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 256 с.
9. Wille H., Rodriguez M., Kasparian J., Mondelain D., Yu J., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wolf J.-P., Wёoste L. Teramobile: a mobile femtosecond-terawatt laser and detection system // Eur. Phys. J. Appl. Phys. 2002. V. 20, AP. 20. P.183-190.
10. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peakpower femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 1. P. 73-75.
11. Ахманов С.А., Сухорукое А.П., Хохлов Р.В. Самофокусировка и дифракция света в нелинейной среде // Успехи физ. наук. 1967. Т. 93, вып. 1. С. 19-70.
12. Lugovoi V.N., Prokhorov A.M. A possible explanation of the smallscale self-focusing filaments // JETP Lett. 1968. V. 7, N 5. P. 117-119.
13. Brodeur A., Kosareva O.G., Chien C.Y., Ilkov F.A., Kandidov V.P., Chin S.L. Moving focus in the propagation of ultrashort laser pulses in air // Opt. Lett. 1997. V. 22, N 5. P. 304-306.
14. Chiao R.Y., Garmire E., Townes C.H. Self-trapping of optical beams // Phys. Rev. Lett. 1964. V. 13, N 15. P. 479-482.
15. Mlejnek M., Wright E.M., Moloney J.V. Power dependence of dynamic spatial replenishment of femtosecond pulses propagating in air // Opt. Express. 1999. V. 4, N 7. P. 223-228.
16. Marburger J.H. Self-focusing: theory // Progr. Quantum Electron. 1975. V. 4, N 1. P. 35-110.
17. Hercher M. Laser-induced damage in transparent media // J. Opt. Soc. Amer. 1964. V. 54, N 4. P. 563-573.
18. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. C. 721.
19. 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.
20. 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.
21. Kovalev V.F., Bychenkov V.Yu., Tikhonchuk V.T. Renormalization-group approach to the problem of light-beam self-focusing // Phys. Rev. A. 2000. V. 61. 033809.
22. Ting-Ting Xi, Xin Lu, Jie Zhang. Spatiotemporal moving focus of long femtosecond-laser filaments in air // Phys. Rev. E. 2008. V. 78. 055401.
23. Землянов А.А., Гейнц Ю.Э. Спектральные, энергетические и угловые характеристики суперконтинуума, формируемого фемтосекундным лазерным излучением в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, № 1. С. 40-47.
24. Lange H.R., Grillon G., Ripoche J.-F., Franco M.A., Lamouroux B., Prade B. S., Mysyrowicz A., Nibbe-ring E.T.J., Chiron A. Anomalous long-range propagation of femtosecond laser pulses through air: moving focus or pulse self-guiding? // Opt. Lett. 1998. V. 23, N 2. P. 120-122.
25. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987. 592 с.
26. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1974. 832с.