Том 35, номер 04, статья № 9

Аннотация:

Представлены результаты лабораторных экспериментов по управлению областью филаментации сфокусированного фемтосекундного лазерного пучка с пространственно структурированным (с помощью деформируемого зеркала) волновым фронтом. Исследовались аберрационные пучки, состоящие из когерентных вложенных друг в друга кольцевых субапертур, получаемых при специфической определенной из теоретических оценок форме деформируемого зеркала. Это позволяет в процессе распространения лазерного пучка создавать неоднородности распределения амплитуды оптического поля, которые впоследствии могут стать затравками для формирования световых филаментов. Такой режим управления филаментацией мощного излучения не требует компенсации искажений начального профиля пучка, а, наоборот, основан на контролируемом внесении предварительно рассчитанных аберраций волнового фронта.

Ключевые слова:

ультракороткое лазерное излучение, структурированный свет, эффект Керра, самофокусировка, высокоинтенсивные световые каналы

Список литературы:

1. 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.
2. Self-focusing: Past and Present / R.W. Boyd, S.G. Lukishova, Y.R. Shen (eds.). Berlin: Springer, 2009. 605 p.
3. Daigle J.-F., Kosareva O., Panov N., 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. P. 3601–3606.
4. Geints Yu.E., Ionin A.A., Mokrousova D.V., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V., Sunchugasheva E.S., Zemlyanov A.A. High intensive light channels formation in post-filamentation region of ultrashort laser pulses in air // J. Opt. 2016. V. 18, N 9. P. 095503.
5. Méchain 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.
6. Apeksimov D.V., Geints Yu.E., Matvienko G.G., Oshlakov V.K., Zemlyanov A.A. Experimental study of high-intensity light channels produced on extended air-path by phase and amplitude modulated femtosecond laser pulses // Appl. Opt. 2022. V. 61, N 6. P. 1300–1306.
7. Singh J., Thakur S. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Elsevier Science, 2020. 620 p.
8. Clerici M., Hu Y., Lassonde P., Milian C., Couairon A., Christodoulides D.N., Chen Z., Razzari L., Vidal F., Legare F., Faccio D., Morandotti R. Laser-assisted guiding of electric discharges around objects // Sci. Adv. 2015. V. 1, N 5. P. 1400111.
9. Durand M., Houard A., Prade B., Mysyrowicz A., Durécu A., Moreau B., Fleury D., Vasseur O., Borchert H., Diener K., Schmitt R., Théberge F., Chateauneuf M., Daigle J., Dubois J. Kilometer range filamentation // Opt. Express. 2013. V. 21, N 22. P. 26836–26845.
10. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205–228.
11. Kasparian J., Wolf J.-P. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation // Opt. Express. 2008. V. 16, N 1. P. 466–493.
12. Mechain G., Amico C.D., Andre Y.-B., Tzortzakis S., Franco M., Prade B., Mysyrowicz A., Couairon A., Salmon E., Sauerbrey R. Range of plasma filaments created in air by a multi-terawatt femtosecond laser // Opt. Commun. 2005. V. 247, N 1. P. 171–180.
13. Liu W., Hosseini S.A., Luo Q., Ferland B., Chin S.L., Kosareva O.G., Panov N.A., Kandidov V.P. Experimental observation and simulations of the self-action of white light laser pulse propagating in air // New J. Phys. 2004. V. 6, N 6. P. 6.1–6.8.
14. Hosseini S.A., Luo Q., Ferland B., Liu W., Chin S.L., Kosareva O.G., Panov N.A., Aközbek N., Kandidov V.P. Competition of multiple filaments during the propagation of intense femtosecond laser pulses // Phys. Rev. A. 2004. V. 70, N 3. P. 033802-1–033802-12.
15. Ionin A.A., Iroshnikov N.G., Kosareva O.G., Larichev A.V., Mokrousova D.V., Panov N.A., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V., Sunchugasheva E.S. Filamentation of femtosecond laser pulses governed by variable wavefront distortions via a deformable mirror // J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 2013. V. 30, N 8. P. 2257–2262.
16. Apeksimov D.V., Geints Yu.E., Matvienko G.G., Oshlakov V.K., Zemlyanov A.A. Experimental study of high-intensity light channels produced on extended air-path by phase and amplitude modulated femtosecond laser pulses // Appl. Opt. 2022. V. 61, N 6. P. 1300–1306.
17. Kosareva O.G., Liu W., Panov N.A., Bernhardt J., Ji Z., Sharifi M., Li R., Xu Z., Liu J., Wang Z., Ju J., Lu X., Jiang Y., Leng Y., Liang X., Kandidov V.P., Chin S.L. Can we reach very high intensity in air with femtosecond PW Laser pulses? // Laser Phys. 2009. V. 19, N 8. P. 1776.
18. Jacques M.B. Adaptive optics for astronomy principles, performance, and applications // Ann. Rev. Astron. Astroph. 1993. V. 31, N 1. P. 13–62.
19. Berge L., Skupin S., Lederer F., Me'jean G., Yu J., Kasparian J., Salmon E., Wolf J.P., Rodriguez M., Woste L., Bourayou R., Sauerbrey R. Multiple filamentation of terawatt laser pulses in air // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. P. 22502.
20. Bokalo S.Yu., Zhupanov V.G., Lyakhov D.M., Mizin P.P., Smekalin V.P., Shanin O.I., Shchipalkin V.I., Garanin S.G., Grigorovich S.V., Koltygin M.O., Kulikov S.M., Manachinskii A.N., Ogorodnikov A.V., Smyshlyaev S.P., Sukharev S.A. Deformable mirror based on piezoelectric actuators for the adaptive system of the ISKRA-6 facility // Quantum. Electron. 2007. V. 37, N 8. P. 691–696.
21. Романова Г.Э., Парпин М.А., Серегин Д.А. Конспект лекций по курсу «Компьютерные методы контроля оптики». СПб.: ИТМО, 2011. 185 c.
22. Лавринов В.В., Лавринова Л.Н. Анализ зависимости динамических свойств адаптивной оптической системы от характеристик гибкого зеркала и способа воздействия на него // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 7. С. 570–577.
23. Апексимов Д.В., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К. Управление характеристиками множественной филаментации фемтосекундных лазерных импульсов в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 9. С. 717–725; Apeksimov D.V., Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Kabanov A.M., Matvienko G.G., Oshlakov V.K. Control of multiple filamentation of femtosecond laser pulses in air // Atmos. Ocean. Opt. 2020. V. 33, N 1. P. 42–50.
24. 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.
25. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Ring-Gaussian laser pulse filamentation in a self-induced diffraction waveguide // J. Opt. 2017. V. 19, N 10. P. 105502.
26. Апексимов Д.В., Голик С.С., Землянов А.А., Кабанов А.М., Майор А.Ю., Петров А.В. Динамика структуры области множественной филаментации лазерных импульсов в стекле // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 12. С. 1029–1033; Apeksimov D.V., Golik S.S., Zemlyanov A.A., Kabanov A.M., Mayor A.Yu., Petrov A.V. Dynamics of the structure of multiple filamentation domain of laser pulses in glass // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 3. P. 222–225.
27. Апексимов Д.В., Землянов А.А., Иглакова А.Н., Кабанов А.М., Кучинская О.И., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Петров А.В., Соколова Е.Б. Локализованные световые структуры с высокой интенсивностью при множественной филаментации фемтосекундного импульса титан-сапфирового лазера на воздушной трассе // Оптика атмосф. и океана. 2017. Т. 30, № 11. С. 910–914; Apeksimov D.V., Zemlyanov A.A., Iglakova A.N., Kabanov A.M., Kuchinskaya O.I., Matvienko G.G., Oshlakov V.K., Petrov A.V., Sokolova E.B. Localized high-intensity light structures during multiple filamentation of Ti:Sapphire laser femtosecond pulses along an air path // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 2. P. 107–111.