ИСТИНА

В рамках настоящего проекта предлагается развить новые нелинейно-оптические методы формирования предельно коротких импульсов электромагнитного излучения посредством филаментации, исследовать новые филаментационные режимы спектральных преобразований сверхкоротких лазерных импульсов в среднем инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне, а также развить новые методы диагностики электронной динамики в газовых средах аттосекундными лазерными импульсами. Для достижения целей проекта предполагается выполнить обширные аналитические исследования и суперкомпьютерное моделирование, направленные на решение следующих основных задач: (1) Разработка нелинейно-оптических методов формирования импульсов электромагнитного излучения с длительностью меньше одного оптического периода и спектром, покрывающим инфракрасный и часть терагерцового спектрального диапазона, посредством двухцветной филаментации в газовой среде. Предлагаемый метод генерации предельно коротких импульсов основан на параметрическом четырехволновом (ЧВВ) взаимодействии в филаментационной зоне сфокусированных пучков накачки и гармоники. Предельно короткие ИК импульсы, полученные этим методом, имеют потенциал радикально изменить ситуацию в спектроскопии среднего ИК спектрального диапазона. (2) Исследование новых филаментационных режимов спектральных преобразований сверхкоротких лазерных импульсов в среднем инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне, включающее генерацию суперконтинуума с шириной спектра несколько октав в газовых средах 4-мкм лазерными импульсами с пиковой мощностью более 100 ГВт, генерация которых недавно стала осуществимой в новой уникальной системе оптического параметрического усиления чирпированных импульсов, исследование взаимодействия таких импульсов с комбинационной нелинейностью в газовой среде, развитие новых методов метрологии нелинейных восприимчивостей высшего порядка. (3) Разработка новых методов диагностики и когерентного контроля электронной динамики в нейтральной газовой среде аттосекундными лазерными импульсами. Предлагаемый метод основан на аттосекундной времяразрешенной памп-проб спектроскопии поглощения благородных газов, в которой аттосекундный импульс накачки, спектр которого простирается от вакуумного ультрафиолетового до ближнего ИК спектрального диапазона, двухфотонно возбуждает когерентности между возбужденными уровнями p подоболочки благородного газа, а такой же зондирующий импульс с контролируемой задержкой относительно импульса накачки считывает эти когерентности, индуцируя резонансную поляризацию и поглощение. Из сигнала квантовых биений в спектре поглощения зондирующего импульса предполагается восстановить когерентную динамику валентного электрона в атоме благородного газа. Предлагаемый метод открывает возможность когерентного контроля валентных оболочек атомов. Научная группа располагает доступом к суперкомпьютерным комплексам “Ломоносов” и “Чебышев” МГУ им. М.В. Ломоносова, необходимыми для успешного выполнения 3+1 -мерного численного моделирования. Теоретические исследования будут выполняться в тесной связи с программой экспериментов, выполняемых в МГУ, Институте Квантовой Оптики Макса Планка, Университете Кагавы (Япония), и Венском Технологическом Университете в рамках имеющегося сотрудничества, история которого отражена в совместных публикациях.

В рамках настоящего проекта развиты новые нелинейно-оптические методы формирования предельно коротких импульсов электромагнитного излучения посредством филаментации, исследованы новые филаментационные режимы спектральных преобразований сверхкоротких лазерных импульсов в среднем инфракрасном (ИК) спектральном диапазоне, а также развиты новые методы диагностики электронной динамики в газовых средах аттосекундными лазерными импульсами. Для достижения целей проекта выполнены обширные аналитические исследования и суперкомпьютерное моделирование, направленные на решение следующих основных задач: (1) Разработаны нелинейно-оптические методы формирования импульсов электромагнитного излучения с длительностью меньше одного оптического периода и спектром, покрывающим ИК и часть терагерцового спектрального диапазона, посредством двухцветной филаментации в газовой среде. Предлагаемый метод генерации предельно коротких импульсов основан на параметрическом четырехволновом взаимодействии в филаментационной зоне сфокусированных пучков накачки и гармоники. Предельно короткие ИК импульсы, полученные этим методом, имеют потенциал радикально изменить ситуацию в спектроскопии среднего ИК спектрального диапазона. (2) Исследованы новые филаментационные режимы спектральных преобразований сверхкоротких лазерных импульсов в среднем ИК спектральном диапазоне, включающие генерацию суперконтинуума с шириной спектра несколько октав в аргоне и молекулярных газах 4-мкм лазерными импульсами с пиковой мощностью более 100 ГВт, генерация которых недавно стала осуществимой в новой уникальной системе оптического параметрического усиления чирпированных импульсов, метрологию нелинейных восприимчивостей высшего порядка. В аргоне продемонстрирована генерация широкополосного суперконтинуума в диапазоне от 350 нм до 5 мкм, причем 4% энергии импульса в среднем ИК диапазоне преобразована в спектральный диапазон 350–1700 нм. В молекулярных газах произведена генерация суперконтинуума в диапазоне 2.5–6 мкм, с красным сдвигом на 500 нм вследствие взаимодействия с комбинационной нелинейностью, который сильнее голубого сдвига, вызванного самоукручением и ионизацией газа. Эффективность преобразования энергии импульса в стоксову спектральную область составила 65%. (3) Разработаны новые методы диагностики и когерентного контроля электронной динамики в нейтральной газовой среде аттосекундными лазерными импульсами, основанные на аттосекундной разрешенной по времени памп-проб спектроскопии инертных газов. Четырехмерное численное моделирование выполнено на суперкомпьютерных комплексах “Ломоносов” и “Чебышев” МГУ им. М.В. Ломоносова. Теоретические исследования подтверждены экспериментами, выполненными в МГУ, Университете Кагавы (Япония) и Венском Технологическом Университете в рамках имеющегося сотрудничества.