ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы взаимодействия лазерного излучения с веществом. Его цель состоит в получении закономерностей нелинейно-оптического преобразования высокоинтенсивного излучения фемтосекундной длительности при филаментации в объеме прозрачных твердотельных диэлектриках. В проекте исследуется динамика пространственно-временной структуры и частотно-углового спектра излучения фемтосекундной длительности в бесселевых и вихревых пучках на длине волны 800 нм в условиях филаментации.

Показано, что если мощность в центральном максимуме Бесселевого пучка превышает критическую мощность самофокусировки в кварце, то в ней формируется и распространяется филамент. При этом кольцевая структура служит энергетическим резервуаром для восполнения потерь энергии в центральном филаменте. При нелинейном самосжатии импульса пиковая интенсивность достигает значений, достаточных для ионизации кварца, генерируется плазма, на которой дефокусируется хвостовая часть импульса, что хорошо видно на полученных в расчетах пространственно-временных профилях импульса. За счет повторных рефокусировок плазменный канал филамента имеет ярко выраженный дискретный характер. Особенностью распространения импульсов ближнего ИК диапазона в кристаллах кварца и сапфира является то, что филаментация в них происходит в условиях нормальной дисперсии групповой скорости. За счет этого в режиме высокой интенсивности импульс распадается на два субимпульса. С Бессель-Гауссовой формой пучка связано наличие двух характерных угловых компонент в частотно-угловом спектре излучения, формируемого аксиконом. В процессе распространения излучения в кристалле эти компоненты сохраняются, уширяясь вместе со всем спектром. Угловое уширение спектра связано с пространственной самофокусировкой пучка, частотное уширение - с керровской фазовой самомодуляцией импульса и появлением резких фронтов импульса при дефокусировке излучения на плазме. Установлено, что сильное уширение спектр импульса испытывает в области возникновения плазменного канала. При этом вдоль направления распространения импульса формируется фрагментированный плазменный канал, и следующее существенное изменение спектра происходит при повторном росте концентрации свободных носителей заряда. В его структуре появляется модуляция, являющаяся результатом интерференции излучения, испытавшего дефокусировку на первом и последующих фрагментах плазменного канала. Получены пространственные распределения плазменных каналов фемтосекундных филаментов в кристалле сапфира при взаимодействии двух когерентных пучков, один из которых содержит фазовые сингулярности. Выполнен анализ возможности управления положением плазменных каналов. Показано, что используя задержку импульсов относительно друг друга, можно управлять азимутальным положением филаментов, при этом траектории плазменных каналов являются прямыми линиями. Исследована динамика спектров и формы фемтосекундного импульса при филаментации кольцевых пучков с сингулярностью фазы в плавленом кварце. Показано, что в импульсах, пиковая мощность которых в несколько раз превышает критическую мощность самофокусировки фазовая сингулярность стабилизирует кольцевую структура пучка на начальном этапе развития филаментации.