Том 29, номер 03, статья № 3

Аннотация:

Численно исследовано формирование световых пуль при филаментации фемтосекундных импульсов ближнего и среднего ИК-диапазонов в конденсированных средах при аномальной дисперсии групповой скорости. На примере филаментации в плавленом кварце микроджоульных импульсов на длинах волн 1,4; 1,8 и 2,2 мкм мощностью, близкой к критической мощности самофокусировки, установлено, что при дисперсионной длине, много большей и много меньшей длины самофокусировки, последующие световые пули не образуются. Показано, что пиковая интенсивность в световых пулях не зависит от начальной интенсивности в импульсе и определяется порядком многофотонности при генерации лазерной плазмы, возрастая с его увеличением. В плавленом кварце пиковая интенсивность в световой пуле составляет около 40 ТВт/см² при филаментации микроджоульных импульсов на длине волны 1,4–2,2 мкм, в CaF₂ пиковая интенсивность достигает 120 ТВт/см² при филаментации импульса на длине волны 3 мкм. Световая пуля является короткоживущим образованием, интервал существования которого составляет около 1 мм. Найдено, что изменение энергии действующего импульса на длине волны 3 мкм при филаментации в CaF₂ влияет на число световых пуль и не приводит к увеличению их времени жизни.

Ключевые слова:

филаментация, световая пуля, фемтосекундный импульс, аномальная дисперсия групповой скорости

Список литературы:

1. Silberberg Y. Collapse of optical pulses // Opt. Lett. 1990. V. 15, N 22. P. 1282–1284.
2. Ахманов С.А., Сухоруков А.П., Хохлов Р.В. О самофокусировке и самоканалировании световых пучков в нелинейной среде // Ж. эксперим. и теор. физ. 1966. Т. 50, вып. 6. C. 1537–1549.
3. Bergé L., Skupin S. Self-channeling of ultrashort laser pulses in materials with anomalous dispersion // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. 065601(R).
4. Smetanina E.O., Dormidonov A.E., Kandidov V.P. Spatio-temporal evolution scenarios of femtosecond laser pulse filamentation in fused silica // Laser Phys. 2012. V. 22, N 7. P. 1189–1198.
5. Smetanina E.O., Kompanets V.O., Dormidonov A.E., Chekalin S.V., Kandidov V.P. Light bullets from near-IR filament in fused silica // Laser Phys. Lett. 2013. V. 10, N 10. P. 105401–105407.
6. Чекалин С.В., Компанец В.О., Сметанина Е.О., Кандидов В.П. Световые пули и спектр суперконтинуума при филаментации фемтосекундного импульса в условиях аномальной дисперсии в плавленом кварце // Квант. электрон. 2013. Т. 43, № 4. C. 326–331.
7. Чекалин С.В., Компанец В.О., Докукина А.Э., Дормидонов А.Е., Сметанина Е.О., Кандидов В.П. Видимое излучение суперконтинуума световых пуль при фемтосекундной филаментации ИК-импульсов в плавленом кварце // Квант. электрон. 2015. Т. 45, № 5. С. 401–407.
8. Chekalin S., Dokukina A., Dormidonov A., Kompanets V., Smetanina E., Kandidov V. Light bullets from a femtosecond filament // J. Phys. B. 2015. V. 48. 094008 (12 р.).
9. Durand M., Jarnac A., Houard A., Liu Y., Grabielle S., Forget N., Durecu A., Couairon A., Mysyrowicz A. Self-guided propagation of ultrashort laser pulses in the anomalous dispersion region of transparent solids: A new regime of filamentation // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. 115003 (4 р.).
10. Majus D., Tamosauskas G., Gražulevičiūtė I., Garejev N., Lotti A., Couairon A., Faccio D., Dubietis A. Nature of spatiotemporal light bullets in bulk Kerr media // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. 193901 (5 р.).
11. Чекалин С.В., Сметанина Е.О., Спирков А.И., Компанец В.О., Кандидов В.П. Филаментация фазово-модулированного импульса в условиях нормальной, аномальной и нулевой дисперсии групповой скорости // Квант. электрон. 2014. Т. 44, № 6. С. 577–584.
12. Чекалин С.В., Докукина А.Э., Сметанина Е.О., Компанец В.О., Кандидов В.П. Плазменные каналы в филаменте фемтосекундного излучения, сфокусированного аксиконом // Квант. электрон. 2014. Т. 44, № 6. С. 570–576.
13. Shim B., Schrauth S.E., Gaeta A.L. Filamentation in air with ultrashort mid-infrared pulses // Opt. Exp. 2001. V. 19, N 10. Р. 9118–9126.
14. Smetanina E.O., Fedorov V.Yu., Dormidonov A.E., Kandidov V.P. Light bullets from mid-IR femtosecond filament in air // J. Phys. Conf. Ser. 2014. V. 541. P. 012071 (5 p.).
15. Mitrofanov A.V., Voronin A.A., Sidorov-Biryukov D.A., Pugzlys A., Stepanov E.A., Andriukaitis G., Flory T., Alisauskas S., Fedotov A.B., Baltuska A., Zheltikov A.M. Mid-infrared laser filaments in the atmosphere // Sci. Reports. 2015. V. 5. 8368 (6 p.).
16. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. C. 205–228.
17. Brabec T., Krausz F. Nonlinear optical pulse propagation in the single-cycle regime // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78, N 17. P. 3282–3285.
18. Кандидов В.П., Сметанина Е.О., Дормидонов А.Е., Компанец В.О., Чекалин С.В. Формирование конической эмиссии суперконтинуума при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в плавленом кварце // Ж. эксперим. и теор. физ. 2011. Т. 140, вып. 3. C. 484–496.
19. Handbook of optical materials / Ed. by M.J. Weber. Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.: CRC LLC Press, 2003. 536 p.
20. Келдыш Л.В. Ионизация в поле сильной электромагнитной волны // Ж. эксперим. и теор. физ. 1964. Т. 47, вып. 5. С. 1945–1957.
21. Гольдберг В.Н., Таланов В.И., Эрм Р.Э. Самофокусировка аксиально симметричного электромагнитного пучка // Изв. вузов. Радиофиз. 1967. Т. 10, вып. 5. С. 674–685.
22. Marburger J.H. Self-focusing: Theory // Progr. Quantum Electron. 1975. V. 4. P. 35–110.
23. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. C. 205–228.
24. Сметанина Е.О., Компанец В.О., Чекалин С.В., Кандидов В.П. Особенности филаментации фемтосекундного лазерного излучения в условиях аномальной дисперсии в плавленом кварце. Ч. 2. Эксперимент и физическая интерпретация // Квант. электрон. 2012. Т. 42, № 10. С. 920–924.