Том 29, номер 05, статья № 1

Аннотация:

Разработана модель одиночной филаментации мощного фемтосекундного импульса титан-сапфирового лазера в воздухе на основе построения эволюционных зависимостей фазовых и амплитудных характеристик светового поля, найденных в результате численного решения нелинейного уравнения Шрёдингера. Показана фундаментальная роль аберрационных и дифракционных эффектов при формировании локализованных динамических световых структур вблизи оси распространения. Установлено, что угловая расходимость интегрального по времени постфиламентационного светового канала при фиксированной пиковой мощности импульса уменьшается с ростом радиуса пучка лазерного излучения, достигая насыщения при значении радиуса больше 1 мм.

Ключевые слова:

самофокусировка, филаментация, дифракционно-лучевая трубка, постфиламентационный канал

Список литературы:

1. Self-focusing: Past and present. Fundamentals and prospects // Topics in Applied Physics / Eds. R.W. Boyd et al. Berlin: Springer, 2009. V. 114. P. 3–19.
2. Чекалин С.В., Кандидов В.П. От самофокусировки световых пучков – к филаментации лазерных импульсов // Успехи физ. наук. 2013. Т. 183, вып. 2. С. 133–152.
3. Mehain 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.
4. Kasparian J., Wolf J.-P. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation // Opt. Express. 2008. V. 16, N 1. P. 466–493.
5. Zvorykin V.D., Ionin A.A., Levchenko A.O., Seleznev L.V., Sinitsyn L.V., Smetanin I.V., Ustinovskii N.N., Shutov A.V. Extended plasma channels created by UV laser air and their application to control electric discharges // Plasma Phys. Reports. 2015. V. 41, N 2. P. 112–146.
6. Аскарьян Г.А. Воздействие градиента поля интенсивного электромагнитного луча на электроны и атомы // Ж. эксперим. и теор. физ. 1962. Т. 42, вып. 6. С. 1567–1570.
7. Gao H., Liu W., Chin S.L. Post-filamentation multiple light channel formation in air // Laser Phys. 2014. V. 24, N 5. 055301 (7 р.).
8. Daigle J.-F., Kosareva O.G., Panov N.A., Wang T.-J., Hosseini S., Yuan S., Roy G., Chin S.L. Formation and evolution of intense, post-filamentation, ionization-free low divergence beams // Opt. Commun. 2011. V. 284, N 14. Р. 3601–3606.
9. 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 атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 5. С. 350–362; Zemlyanov А.А., Bulygin А.D., Geints Yu.E. Energy light structures during fentosecond laser radiation filamentation in air. To the 50^th anniversary of the first paper about light self-focusing // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 6. С. 463–474.
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. 19–70.
11. Lugovoi V.N., Prokhorov A.M. A possible explanation of the small scale self-focusing filaments // JETP Lett. 1968. V. 7, N 5. P. 117–119.
12. Kosareva O.G., Kandidov V.P., Brodeur A., Chin S. From filamentation in condensed media to filamentation in gases // J. Nonlinear Opt. Phys. Mater. 1997. V. 6, N 4. P. 485–494.
13. 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.
14. 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.
15. 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; Zemlyanov А.А., Bulygin А.D., Geints Yu.E. Diffraction optics of a light filament generated during self-focusing of a femtosecond laser pulse in air // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 2. С. 97–105.
16. Таланов В.И. О самофокусировке волновых пучков в нелинейных средах // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2, вып. 5. С. 218–222.
17. Chiao R.Y., Garmire E., Townes C.H. Self-trapping of optical beams // Phys. Rev. Lett. 1964. V. 13. P. 479–482.
18. Микаэлян А.Л. Оптические волноводы с переменным показателем преломления // Оптика и спектроскопия. 1978. Т. 44, вып. 2. С. 370–378.
19. Микаэлян А.Л. Применение слоистой среды для фокусирования волн // Докл. АН СССР. 1951. Т. LXXXI, № 4. С. 569–571.
20. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Каустики, катастрофы и волновые поля // Успехи физ. наук. 1983. Т. 141, вып. 4. C. 591–627.
21. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205–228.
22. Smetanina E.O., Kadan V.M., Blonskyi I.V., Kandidov V.P. Dynamic lenses in femtosecond filament // Appl. Phys. B. 2014. V. 116, N 3. P. 755–762.
23. 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.
24. Переломов А.М., Попов В.С., Терентьев М.В. Ионизация атомов в переменном электрическом поле // Ж. эксперим. и теор. физ. 1966. Т. 50, вып. 5. С. 1393–1397.