ИСТИНА

Анализ распространение фемтосекундных импульсов в среде с нелинейным (двух- или многофотонным) поглощением представляет собой актуальную проблему в связи с широким использовванием тераватных и субпетаватных лазерных систем. Одна из многих проблем, стоящих при исследовании закономерностей распространения этих импульсов, является их сжатие, например с 700 фемтосекунд до 20-30 фемтосекунд в случае широкой апертуры оптического излучения методами нелинейной оптики поскольку традиционные методы в этом случае неприемлимы из-за больших размеров (десятки квадратных метров) дифракционных решеток. Распространение тераватных описывается трехмерным нестационарным уравнением Шредингера, содержащем около 10 различных нелинейных членов, совместно с нестационарным уравнением относительно концентрации плазмы. Поэтому решить данное уравнение можно только с использованием компьютерного моделирования на многопроцессорных компьютерах. Учитывая сложный нелинейный отклик среды, добиться даже при теоретическом исследовании приемлимого сжатия импульса представляет собой трудновыполнимую задачу. Одна из фундаментальных этого заключается во влиянии многофотонного поглощения. Поэтому поиск автомодельных решений задачи распространения фемтосекундного импульса в среде с двух- или многофотонным поглощением представляет собой актуальную проблему. Именно на решение данной задачи направлен представленный проект. Поиск автомодельных решений будет выполнен как на основе аналитических методов, так и на основе численного решения нелинейной задачи на собственные значения. Для последней задачи будет разработан сходящийся метод как в случае слабого, так и сильного нелинейного поглощения. Заметим, что основная проблема в решении нелинейной задачи на собственные значения заключается в их стремлении к одному и тому же значению при увеличении параметра нелинейности.

За отчетный период построены аналитические решения соответствующих задач на собственные значения при распространении фемтосекундных импульсов в среде: 1) с многофотонным поглощением; 2) с двухфотонным поглощением и керровской нелинейностью; 3) с многофотонным поглощением и керровской нелинейностью, 4) в среде с резонансной нелинейностью, описывающих автомодельный режим распространения фемтосекундного импульса в нелинейно поглощающей среде. Построенные аналитические решения были подтверждены результатами компьютерных экспериментов, выполненных на основе решения задачи на собственные значения соответствующих нелинейных уравнений Шредингера. Построены зависимости различных измеряемых в физическом эксперименте характеристик решения задачи от ее параметров. Впервые показано существование автомодельного решения в среде с дефокусирующей керровской нелинейностью(или при соответствующей отстройки частоты падающего излучения от частоты резонансного поглощения) при наличии нелинейного поглощения. Впервые построено автомодельное решение для задачи распространения фемтосекудного импульса в среде с нелинейным поглощением. Впервые показано, что автомодельное распространение фемтосекундного импульса может иметь место даже при нестационарном нелинейном поглощении лазерной энергии. Результаты проекта доложены на международных конференциях и опубликованы в изданиях, входящих в базы WOS, Scopus.