|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Особенности частотно-углового спектра терагерцового излучения фемтосекундного оптического пробоя и филамента в газовых средахНИР
- Руководитель НИР: Панов Н.А.
- Участники НИР: Андреева В.А., Бородин А.B., Волков М.В., Есаулков М.Н., Курилова М.В., Ушаков А.А., Шипило Д.Е.
- Подразделение: Международный учебно-научный лазерный центр
- Срок исполнения: 1 января 2013 г. - 31 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 12-02-33029 мол_а_вед
- Номер ЦИТИС: 01201351581
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Получение сверхсильных световых полей и их применение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.25 Нелинейные оптические свойства сред
- 29.33.27 Многоволновые взаимодействия
- 29.33.29 Преобразование частот методами нелинейной оптики
- 29.33.43 Распространение лазерного излучения
- 29.33.47 Воздействие лазерного излучения на вещество
-
Ключевые слова:
филаментация, оптический пробой, фемтосекундное излучение, генерация терагерцового излучения
-
Описание:
Лазерная плазма, формирующаяся в газах в условиях жесткой фокусировки либо филаментации фемтосекундных лазерных импульсов, является средой, в которой возможны различные нелинейно-оптические взаимодействия, в т.ч. приводящие к генерации терагерцового излучения. Это делает фемтосекундный оптический пробой газов или филамент перспективным источником терагерцового излучения для спектроскопии, биологического видения и ряда других приложений. Терагерцовое излучения филамента в атмосферном воздухе также может быть использовано для задач зондирования, диагностики и визуализации удаленных объектов. Для этих приложений важна не только амплитуда терагерцового сигнала, но и его широкополосность и направленность. Существует несколько механизмов, ответственных за генерацию терагерцового излучения в газах: пондеромоторный, фототоковый, четырехволновое смешение и др. В реальном эксперименте наблюдается результат суперпозиции всех вкладов в итоговый сигнал. Поэтому угловое и частотное распределения терагерцового излучения становятся сложными и зависящими от множества факторов и экспериментальных условий. Важную роль здесь играет плазма оптического пробоя газовой среды. При выполнении настоящего НИР проведено теоретическое и экспериментальное исследование механизмов, влияющих на направленность и широкополосность терагерцового излучения, которое генерируется в фемтосекундной лазерной плазме. Экспериментально исследованы и объяснены теоретически его частотные спектры и угловые распределения.
-
Основные результаты:
Основной результат НИР состоит в разработке методики генерации и детектирования высокочастотной компоненты терагерцового излучения при двуцветном оптическом пробое воздуха. Данный результат расширяет методы терагерцовой спектроскопии как собственно на терагерцовый спектральный диапазон, так и на дальний инфракрасный.
- Добавил в систему: Панов Николай Андреевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Особенности частотно-углового спектра терагерцового излучения фемтосекундного оптического пробоя и филамента в газовых средах |
| Результаты этапа: Проведено комплексное экспериментально-теоретическое исследование генерации терагерцового излучения в условиях оптического пробоя газовой среды двуцветным фемтосекундным лазерным излучением (филаментации в ней). Установлено, что экспериментально измеренный спектр терагерцового излучения отлично описывается нестационарным фототоком в условиях ионизации, тогда как его поляризация подчиняется закономерностям, соответствующим нелинейному отклику связанных электронов в условиях сильной частотной дисперсии компонент тензора диэлектрической восприимчивости третьего порядка. Данное несоответствие экспериментальных результатов будет исследовано на следующем этапе проекта. Разработана модель и создан комплекс программ и алгоритмов для моделирования генерации и распространения терагерцового излучения при филаментации двуцветного фемтосекундного лазерного импульса. Экспериментально и теоретически показано, что терагерцовое излучение в этих условиях распространяется в конус. Разработана модель генерации терагерцового излучения одного или нескольких филаментов, формирующихся при распространении одноцветного фемтосекундного лазерного импульса в газе. Показана возможность обратного распространения терагерцового излучения при формировании филамента длиной меньше длины волны терагерцового излучения. | ||
| 2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Особенности частотно-углового спектра терагерцового излучения фемтосекундного оптического пробоя и филамента в газовых средах |
| Результаты этапа: Проведено комплексное экспериментально-теоретическое исследование генерации терагерцового излучения в условиях оптического пробоя газовой среды двуцветным фемтосекундным лазерным излучением (филаментации в ней). С помощью созданного при выполнении проекта терагерцового интерферометра Майкельсона удалось наблюдать полный спектр терагерцового излучения двуцветного фемтосекундного оптического пробоя, который простирается до 15 ТГц при длительности оптической накачки 130 фс. Полученный экспериментально спектр находится в отличном согласии с результатами моделирования на основе полной непараксиальной модели распространения и нелинейной трансформации двуцветного фемтосекундного оптического импульса. Теоретически показано, что низкочастотный вклад в спектр терагерцового излучения двуцветного фемтосекундного оптического пробоя определяется фототоком свободных электронов в условиях ионизации фемтосекундным излучением, тогда как высокочастотный — откликом связанных электронов. При измерениях на четырех фемтосекундных лазерных установках (длительность импульса от 32 до 120 фс) установлено, что низкочастотная компонента спектра терагерцового излучения отлично описывается моделью фототока в условиях ионизации. Эксперименты по генерации терагерцового излучения при двуцветном фемтосекундном оптическом пробое в кювете, заполненной воздухом или аргоном, показали, что вращательные переходы двухатомных молекул не оказывают влияния на состояние поляризации терагерцового излучения. В численном моделировании установлено, что при использовании массива одноцветных филаментов, расположенных в узлах квадратной матрицы, можно эффективно сузить диаграмму направленности их терагерцового излучения по сравнению со случаем одного филамента. Одновременно это ведет к формированию компоненты терагерцового излучения, распространяющегося в обратном направлении. Его энергия составляет несколько процентов полной энергии терагерцового сигнала, формирующегося в этих условиях. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".