ИСТИНА

В докладе рассмотрено относительно новое явлении нелинейной оптики – самоканалирование (филаментация) ультракоротких лазерных импульсов при их распространении в прозрачных средах. Будет дана физическая картина явления и показана его связь с фундаментальными представлениями нелинейной оптики. Уникальные параметры лазерного излучения в условиях филаментации и его свойство модифицировать среду, в которой распространяется импульс, обеспечивают выход на целый ряд прикладных задач, краткий обзор которых также будет дан. В настоящее время достаточно хорошо развиты математические модели, описывающие распространение и самовоздействие фемтосекундных лазерных импульсов. Они основываются на нелинейном волновом уравнении, которое следует из уравнений Максвелла для светового поля в прозрачном диэлектрике. При этом во многих случаях для проведения вычислительных экспериментов достаточно ограничиться приближением квазиоптики, в рамках которого осуществляется численное решение самосогласованной системы нелинейных уравнений для огибающей волнового пакета и концентрации электронов лазерной плазмы. При численном моделировании филаментации основная трудность связана с многомасштабностью задачи, которая обуславливает потребность в серьезных вычислительных ресурсах как с точки зрения памяти, так и быстродействия. В докладе обсуждаются различные схемы распараллеливания задачи, которые были разработаны и применялись авторами при выполнении расчетов на вычислительных кластерах Чебышев и Ломоносов. В заключительной части доклада приводятся примеры численного решения задач о филаментации лазерного излучения в воздухе и твердых телах (плавленом кварце). Результаты сравниваются с данными лабораторных экспериментов, выполненных нашими коллегами в Физическом институте им. П.Н. Лебедева.