Формирование конической эмиссии суперконтинуума и упорядоченного множества филаментов мощными фемтосекундными лазерными импульсами

Тип работы:
Диссертация
Предмет:
Лазерная физика
Страниц:
150


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Развит и апробирован метод комплексной фазы для теоретического исследования самофокусировки пучка в среде с кубичной нелинейностью относительно комплексной фазы огибающей светового поля. Комплексная фаза введена с помощью преобразования С. М. Рытова. Переход от медленно меняющейся амплитуды к комплексной фазе, реальная часть которой пропорциональна логарифму амплитуды светового поля, позволяет существенно расширить диапазон изменения амплитуды и интенсивности в световом пучке при теоретических исследованиях.

2. При филаментации фемтосекундных лазерных импульсов в прозрачной среде частотно-угловой спектр претерпевает существенную трансформацию. Структура частотно-углового спектра импульса в значительной степени определяется материальной дисперсией среды. В области нормальной дисперсии групповой скорости частотно-угловой спектр принимает, так называемую, Х-образную форму, в области нулевой дисперсии групповой скорости — ГЪЬ-образную, в области аномальной дисперсии групповой скорости — О-образную форму в координатах (Э, А,).

3. При распаде лазерного импульса на субимпульсы итоговый частотно-угловой спектр является результатом суперпозиции спектров каждого из субимпульсов. При возникновении в среде последовательности соосных филаментов, вследствие многократной рефокусировки светового поля, в частотно-угловом распределении возникает дополнительная модуляция, период которой зависит от расстояния между соседними филаментами. Данная модуляция приводит к расщеплению видимых радужных колец конической эмиссии на отдельные дискретные кольца.

4. На основе интерференционного подхода построена простая модель формирования излучения конической эмиссии суперконтинуума, которая позволяет получить аналитическое угловое распределение спектральных компонент суперконтинуума для импульсов в средах с произвольным законом материальной дисперсии. Модель обобщена на случаи распада импульса на субимпульсы, движущиеся в среде с различными скоростями и случай образования последовательности соосных излучающих областей в филаменте при рефокусировке импульса.

5. Показана возможность регуляризации множественной филаментации мощных фемтосекундных лазерных импульсов посредством задания начальной амплитудной модуляции в поперечном сечении пучка сеточным транспарантом. Установлено, что при использовании сеточного транспаранта наибольшая эффективность подавления влияния случайных возмущений на зарождение филаментов достигается, если в его ячейках содержится мощность, в (3. 1^-3. 2) раза превышающая критическую мощность самофокусировки в среде.

6. Исследована возможность создания виртуальной направляющей системы из пучка плазменных каналов филаментов мощных фемтосекундных лазерных импульсов для передачи СВЧ излучения в воздухе. Найдены оптимальные конфигурации множества плазменных каналов для формирования цилиндрического волновода и однопроводной плазменной линии. В плазменной направляющей системе с эффективной концентрацией электронов 1015 -ПО16 см-3 затухание СВЧ излучения уменьшается не менее чем в 10 раз по сравнению со свободным распространением.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

П1. Кандидов В. П., Косарева О. Г., Шленов С. А., Панов Н. А., Федоров В. Ю., Дормидонов А. Е. Динамическая мелкомасштабная самофокусировка фемтосекундного лазерного импульса в воздухе. Квантовая электроника, 35(1), 59−64 (2005).

П2. Kandidov V.P., Dormidonov А.Е., Kosareva O.G., AkozbekN., ScaloraM., Chin S.L. Optimum small-scale management of random beam perturbations in a femtosecond laser pulse. Applied Physics B, Vol. 87(1), 29−36 (2007).

ПЗ. Кандидов В. П., Дормидонов А. Е., Шлёнов С. А. Преобразование Рытова в задаче о самофокусировке светового пучка. Письма в ЖЭТФ, 87(1), 22−27 (2008).

П4. Kandidov V.P., Dormidonov А.Е., Kosareva O.G., Chin S.L., LiuW. Self-focusing and Filamentation of Powerful Femtosecond Laser Pulses in Self-Focusing: Past and Present. Topics in Applied Physics, edited by Boyd R.W., Lukishova S.G., Shen Y.R., Springer, 371−398 (2009).

П5. Дормидонов A.E., Компанец В. О., Кандидов В. П., Чекалин С. В. Дискретные кольца конической эмиссии при фгшаментации фемтосекундного лазерного импульса в кварце. Квантовая электроника, 39(7), 653−657 (2009).

П6. Dormidonov А.Е., Kandidov V.P. Interference model of femtosecond laser pulse conical emission in dispersive medium. Laser Physics, 19(10), 1993−2001 (2009).

П7. Dormidonov A.E., Valuev V.V., Dmitriev V.L., Shlenov S.A., Kandidov V.P. Laser filament induced microwave waveguide in air. Proceedings of SPIE 6733, 67332S (2007).

П8. Валуев B.B., Дормидонов A.E., Кандидов В. П., Шленов С. А., Корниенко В. Н., Черепенин В. А. Плазменные каналы множества филаментов как направляющая система для сверхвысокочастотного излучения. Радиотехника и электроника, 55(2), 1−8 (2010).

1. Пилипецкий Н. Ф., Рустамов А. Р. Наблюдение самофокусировки света в жидкостях. Письма в ЖЭТФ, 2, 88 (1965).

2. Chiao R.Y., Garmire Е., Townes С.Н. Self-trapping of optical beams. Physical Review Letters, 13(15), 479(1964).

3. Беспалов В. И., Таланов В. И. О нитевидной структуре пучков света в нелинейных жидкостях. Письма в ЖЭТФ, 3(12), 471 (1966).

4. Kelley P.L. Selffocusing of optical beams. Physical Review Letters, 15(26), 1005 (1965).

5. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air. Optics Letters, 20(1), 73 (1995).

6. Nibbering E.T.J., Curley P.F., Grillon G., Prade B.S., Franco M.A., Salin F., Mysyrowicz A. Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air. Optics Letters, 21(1), 621 996).

7. Brodeur A., Chien С.Y., Ilkov F.A., Chin S.L., Kosareva O.G., Kandidov V.P. Moving focus in the propagation of ultrashort laser pulses in air. Optics Letters, 22(5), 3 041 997).

8. Woste L., Wedekind C., Wille II., Rairoux P., Stein В., Nikolov S., Werner C., Niedermeier S., Ronneberger F., Schillinger H., Sauerbrey R. Femtosecond atmospheric lamp. Laser and Optoelectronik, 29(5), 51 (1997).

9. 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, 301(5629), 61 (2003).

10. Luo Q., Xu H.L., Hosseini S.A., Daigle J. -F., Berge F., Sharifi M., Chin S.L. Remote sensing of pollutants using femtosecond laser pulse fluorescence spectroscopy. Applied Physics B: Lasers and Optics, 82(1), 105 (2006).

11. Mejean G., Kasparian J., Yu J., Frey S., Salmon E., Wolf J. -P. Remote detection and identification of biological aerosols using a femtosecond terawatt lidar system. Applied Physics B: Lasers and Optics, 78(5), 535 (2004).

12. Stelmaszczyk K., Rohwetter P., Mejean G., Yu J., Salmon E., Kasparian J., Ackermann R., Wolf J. -P., Woste L. Long-distance remote laser-induced breakdown spectroscopy using/?lamentation in air. Applied Physics Letters, 85(18), 3977 (2004).

13. Tzortzakis S., Prade В., Franco M., Mysyrowicz A. Femtosecond laser-guided electric discharge in air. Physical Review E, 64(57 401) (2001).

14. Kasparian J., Ackermann R., Andre Y. -B., Mechain G., Mejean G., Prade В., Rohwetter P., Salmon E., Stelmaszczyk К., Yu J., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Woste L., Wolf J.

15. P. Electric events synchronized with laser filaments in thunderclouds. Optics Express, 16, 5757 (2008).

16. Валуев B.B., Кандидов В. П., В. А. Черепенин. Перспективы применения мощного фемтосекундного излучения для формирования Г-лучей и передачи СВЧэнергии по беспроводным линиям связи. Интеграл, 6(62), 6 (2006).

17. Chateauneuf М., Payeur S., Dubois J., Kieffer J. -C. Microwave guiding in air by a cylindrical filament array waveguide. Appl. Phys. Lett., 92, 91 104 (2008).

18. Davis К.М., Miura К., Sugimoto N., Hirao К. Writing waveguides in glass with a femtosecond laser. Opt. Lett., 21(21), 1729 (1996).

19. Кандидов В. П., Косарева О. Г., Бродер А., Чин C. JI. Состояние исследований по филаментации мощных субпикосекундных лазерных импульсов в газах. Оптика атмосферы и океана, 10, 1539 (1997).

20. Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media. Physics Reports, 441, 47 (2007).

21. Кандидов В. П., Шлёнов С. А., Косарева О. Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения. Квантовая электроника, 39(3), 205 (2009).

22. Appl. Phys. В, 77(2−3) (2003).

23. Kasparian J., Wolf J.P. Physics and applications of atmospheric nonlinear optics and filamentation. Optics Express, 16(1), 466 (2008).

24. Nishioka H., Odajima W., Ueda K., Takuma H. Ultrabroadband flat continuum generation in multichannel propagation of terrawatt Tv. sapphire laser pulses. Opt. Lett., 20,2505 (1995).

25. Babin A.A., Kartashov D.V., Kiselev A.M., Lozhkarev V.V., Stepanov A.N., Sergeev A.M. Ionization-spectrum transformation of high-intensity femtosecond laser pulses in gas-filled capillary tubes. Laser Physics, 12(10), 1303 (2002).

26. Ranka J.K., Windeler R.S., Stentz A.J. Visible continuum generation in air-silica microstructure optical fibers with anomalous dispersion at 800 nm. Optics Letters, 25(1), 25 (2000). 34,35

ПоказатьСвернуть

Содержание

Цели и задачи диссертационной работы. 6

Научная новизна работы. 6

Практическая ценность работы. 7

Защищаемые положения. 8

Апробация результатов работы. 9

Личный вклад автора. 9

Заполнить форму текущей работой