Том 37, номер 12, статья № 5

Аннотация:

Исследуется генерация ТГц-излучения в процессе филаментации. Рассматривается возможность увеличения эффективности генерации такого излучения в одноцветном режиме филаментации, возбуждаемого в воздухе лазерными пучками, имеющими ожерельный амплитудный профиль. Предложена стационарная модель генерации ТГц-излучения, позволяющая исследовать зависимость эффективности преобразования лазерного излучения в ТГц-излучение от амплитудного профилирования пучков накачки. Показано, что разбиение излучения по субаппертурам позволяет управлять энергией ТГц-излучения. Методом генетического алгоритма найден оптимальный класс ожерельных пучков. Результаты исследования важны для развития технологий дистанционной генерации ТГц-излучения в газовых средах.

Ключевые слова:

одноцветная генерация ТГц-излучения, филаментация, коронообразные лазерные пучки, генетический алгоритм

Иллюстрации:

Список литературы:

1. Koenig S., Lopez-Diaz D., Antes J., Boes F., Henneberger R., Leuther A., Tessmann A., Schmogrow R., Hillerkuss D., Palmer R., Zwick T., Koos C., Freude W., Ambacher O., Leuthold J., Kallfass I. Wireless sub-THz communication system with high data rate // Nature Photon. 2013. V. 7, N 7. P. 977–981. DOI: 10.1038/nphoton.2013.275.
2. Zhao J., Zhang X., Li S., Liu C., Chen Y., Peng Y., Zhu Y. Detecting the propagation effect of terahertz wave inside the two-color femtosecond laser filament in the air // Appl. Phys. B. 2018. V. 124, N 45. P. 1–7. DOI: 10.1007/s00340-018-6913-1.
3. Bai K., Gou Y., Peng X.-Y. Terahertz beam array generated by focusing two-color-laser pulses into air with a microlens array // AIPAdvances. 2022. V. 12, N 9. P. 095113. DOI: 10.1063/5.0098771.
4. Englesbe A., Lin J., Nees J., Lucero A., Krushelnick K., Schmitt-Sody A. Optimization of microwave emission from laser filamentation with a machine learning algorithm // Appl. Opt. 2021. V. 60, N 25. P. G113–G125. DOI: 10.1364/AO.426240.
5. Liu Y., Kou C., Houard A., Mysyrowicz A. Optimizing the third harmonic generated from air plasma filaments pumped by femtosecond laser pulses // J. Opt. Soc. Am. B. 2019. V. 36, N 10. P. G13–G18. DOI: 10.1364/JOSAB.36.000G13.
6. Kolesik M., Moloney J.V. Nonlinear optical pulse propagation simulation: From Maxwell’s to unidirectional equations // Phys. Rev. E. 2004. V. 70, N 3. P. 036604. DOI: 10.1103/PhysRevE.70.036604.
7. Koulouklidis A.D., Gollner C., Shumakova V., Fedorov V.Yu., Pugžlys A., Baltuška A., Tzortzakis S. Observation of extremely efficient terahertz generation from mid-infrared two-color laser filaments // Nat. Commun. 2020. V. 11, N 1. P. 292. DOI: 10.1038/s41467-019-14206-x.
8. Geints Y., Bulygin A., Babushkin P., Kabanov A., Petrov A., Oshlakov V., Khoroshaeva E. Turbulence-enhanced THz generation by multiple chaotically-distributed femtosecond filaments in air // Opt. Laser Technol. 2024. V. 179. P. 11322. DOI: 10.1016/j.optlastec.2024.111322.
9. Chen Ch.-Ch., Tsai Ch.-M., Fang Y.-C. Optical design of LCOS optical engine and optimization with genetic algorithm. IEEE/OSA // J. Display Technol. 2009. V. 5, N 8. P. 293–305. DOI: 10.1109/JDT.2009.2021540.
10. Amico C.D., Houard A., Akturk S., Liu Y., Le Bloas J., Franco M., Prade B., Couairon A., Tikhonchuk V., Mysyrowicz A. Forward THz radiation emission by femtosecond filamentation in gases: Theory and experiment // New J. Phys. 2008. V. 10, N 1. P. 013015. DOI: 10.1088/1367-2630/10/1/013015.
11. Sprangle P., Peñano J., Hafizi B., Kapetanakos C. Ultrashort laser pulses and electromagnetic pulse generation in air and on dielectric surfaces // Phys. Rev. E. 2004. V. 69, N 6. P. 066415. DOI: 10.1103/PhysRevE.69.066415.
12. Szoke A. Atomic and Molecular Processes with Short Intense Laser Pulses / A.D. Bandrauk (ed.). New York: Plenum, 1987. 207 p.
13. Berge L., Skupin S., Lederer F., Méjean G., Kasparian Yu., Salmon E., Wolf J., Rodriguez M., Wöste L., Bourayou R., Sauerbrey R. Multiplefilamentation of terawatt laser pulsed in air // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92, N 22. P. 225002. DOI: 10.1103/ PhysRevLett.92.225002.
14. Balashov A.D. Features of the femtosecond pulse propagation in air // Quantum. Electron. 2006. V. 36, N 9. P. 825. DOI: 10.1070/QE2006v036n09ABEH013233.
15. Булыгин А.Д., Землянов А.А. Полностью консервативная численная схема для нелинейного уравнения Шредингера с высшими нелинейностями // Вычислительные технологии. 2017. Т. 22, № 5. С. 3–13.
16. Aksenov V.P., Dudorov V., Kolosov V., Levitsky E. Synthesized vortex beams in the turbulent atmosphere // Frontiers Phys. 2020. V. 8. DOI: 10.3389/fphy.2020.00143.
17. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Dynamics of femtosecond synthesized coronary profile laser beams filamentation in air. arXiv: Optics (2020): 24 p. DOI: 10.48550/arXiv.2012.09361.
18. Панченко Т.В. Генетические алгоритмы: учеб.-метод. пособие / под ред. Ю.Ю. Тарасевича. Астрахань: Изд. дом «Астраханский университет», 2007. 87 с.