WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В нашем случае, когда через кристалл диэлектрика проходит сверхмощный лазерный импульс, его пространственно-временной профиль при определённых условиях (соответствующая область параметров приводится в диссертационной работе) принимает специфическую форму: основная часть энергии лазерного излучения концентрируется в двух субимпульсных пучках. Хвостовой субимпульс находится на достаточном расстоянии от предыдущих, так что влияние плазмы на его параметры через дефокусировку было незначительным, и он мог привнести свой заметный вклад в генерацию континуального излучения в кварцевом стекле.

Передний фронт первого субимпульса распространяется в нейтральной среде – рост фазы, обусловленный, по большей части, самофокусировкой, здесь 10 происходит довольно медленно за время порядка фс в отличие от заднего фронта, где изменение фазы обусловлено фотоионизационными nl процессами, и спадает за время порядка 1.5 фс. Частотный спектр, генерируемый этим филаментом, представлен на рисунке 6а. Виден достаточно широкий пьедестал уширения спектра в сторону высоких частот и почти отсутствующее уширение в сторону низких.

а) б) Рис. 7. Континуальный спектр, генерируемый первым (а) и вторым (б) осевыми филаментами, образовавшимися при распространении в кварцевом стекле сверхмощного ( Pin Pcr = 30 ) ультракороткого лазерного импульса (на входе = 50 фс, w0 = 30 мкм); 0 = 12500 см-1, = 1.

p Хвостовой субимпульс, распространяющийся в поле первого субимпульса, образуется в результате взаимодействия мощного лазерного излучения с диэлектриком и электронной плазмой, поэтому ионизационные процессы играют ведущую роль в формировании как его переднего фронта, так и заднего 1.5 (для хвостового субимпульса фс). Это фактически f f + определяет динамику процесса самомодуляции фазы. В результате происходит значительное уширение частотного спектра этого филамента как в область высоких частот, так и в сторону низких (рис. 6 б).

Именно за счёт резкого скачка фазы на переднем фронте последнего субимпульсного пучка мы и наблюдаем на рисунке 5 б континуальное уширение интегрального частотного диапазона лазерного импульса в сторону низких частот.

Отметим, что получение суперконтинуального спектра стало возможным только тогда, когда были учтены туннельная и лавинная ионизации, а также нелинейность пятого порядка. Наблюдаемый процесс деформации пространственно - временного профиля лазерного импульса качественно аналогичен филаментации лазерного излучения в воздухе, который также сопровождается генерацией суперконтинуума.

Максимально достигаемое значение плотности электронной плазмы при численном моделировании в диссертационной работе оставалось, как минимум, на порядок меньше критического значения (для кварцевого стекла, например, cr = 2 1020 max = 1.9 см-3, а см-3), превышение которого влечёт за собой внесение структурных изменений в оптическом кристалле.

В приложении А численно исследуется влияние фотоиндуцированных поперечных и продольных неоднородностей показателя преломления среды на процесс распространения мощного УКИ в среде с керровской нелинейностью.

Показано, что отражение от нелинейного фокуса зависит от величины Pin Pcr отношения. Даже в отсутствие ионизации коэффициент при значении Pin Pcr < отношение интенсивностей отраженной и падающей волн не Pin Pcr > превышает 5%, а при пиковые значения этого отношения могут достигать 10%.

В заключении сформулированы основные положения и выводы диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1. Разработаны оригинальная модель распространения мощного импульсного пучка в диэлектрике, учитывающая дифракцию, дисперсию, нелинейности третьего и пятого порядков, вклад дефокусирующей нелинейности лазерной плазмы и кинетику многофотонной, лавинной и туннельной фотоионизации в поле лазерного излучения.

2. На основе предложенной модели выполнено численное моделирование сложных динамических процессов каналирования пучков и сверхуширения частного спектра.

3. Выявлено, что при балансе между самофокусировкой и дефокусировкой на электронной плазме происходит захват лазерного излучения в пространственный квазисолитон. Определены условия формирования квазисолитона в сапфире и кварцевом стекле.

4. Показано, что слабая нормальная дисперсия групповой скорости оказывает стабилизирующее влияние на формирование квазисолитона.

Отмечено, что захватить излучение в солитон легче в кварцевом стекле, чем в сапфире.

5. Установлено, что при соотношении входной и критической мощностей 3 < Pin Pcr < 5, импульсный пучок распространяется в нелинейном диэлектрике в виде пульсирующего канала, в котором наблюдается поочерёдное преобладание самофокусировки или дефокусировки на индуцированной электронной плазме; в канале длиной 50 миллиметров форма пучка сохраняется.

6. Представлен способ генерации серии сверхкоротких (длительностью менее 50 фс) оптических субимпульсов, распространяющихся в кристалле диэлектрика с интервалом несколько фемтосекунд, после распада под воздействием фотоионизации мощного фемтосекундного импульса ( 3 < Pin Pcr < 10 = 100 150 фс). Показано, что субимпульсы продолжают, p распространяться в кристалле кварцевого стекла в квазисолитонном режиме на 30 мм или в пульсирующем канале на расстояние порядка мм.

7. Показана возможность генерации одновременно низко- и высокочастотного континуального излучения сверхмощным фемтосекундным лазерным импульсом ( Pin Pcr 30 0 = 800 нм) в кварцевом стекле. Ранее, как, нам известно, наблюдалась генерация континуального спектра в кварцевом стекле с заметным уширением спектра только в высокочастотную область.

Отмечено, что для лазерного импульса с начальной длительностью = фс p =150 фс.

уширение спектра в сторону низких частот было больше, чем для p 8. Анализ динамики генерации континуальных компонент показал, что полученное высоко- и низкочастотное уширение спектра становится возможным благодаря резкому изменению фазы после распада лазерного импульса на субимпульсы и субпучки под воздействием фотоионизационных процессов.

ЛИТЕРАТУРА 1. A. Couairon, L. Sudrie, M. Franco, B. Prade, and A. Mysyrowicz.

Filamentation and damage in fused silica induced by tightly focused femtosecond laser pulses // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. P. 125435-1.

2. М.Б. Виноградова, О.В. Руденко, А.П. Сухоруков. Теория волн.

М.: “Наука”. 1990.

3. Ю.С. Кившарь, Г.П. Агравал. Оптические солитоны. М.: “Физматлит”.

2005.

4. С.А. Ахманов, В.А. Выслоух, А.С. Чиркин. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: “Наука”. 1988.

5. Zh. Wu, H. Jiang, L. Luo, H. Guo, H. Yang, and Q. Gong. Multiple foci and a long filament observed with focused femtosecond pulse propagation in fused silica // Opt. Lett. 2002. V. 27. № 6. P. 448.

6. J. Philip, C. D’Amico, G. Cheriaux, A. Couairon, B. Prade, and A.

Mysyrowicz. Amplification of femtosecond laser filaments in Ti:sapphire // Phys.

Rev. Lett. 2005. V. 95. P. 163901-1.

7. A. Brodeur and S.L. Chin. Ultrafast white-light continuum generation and self-focusing in transparent condensed media // J. Opt. Soc. Am. B. 1999. V. 16. № 4. P. 637.

8. A.K. Dharmadhikari, F.A. Rajgara, D. Mathur. Systematic study of highly efficient white light generation in transparent materials using intense femtosecond laser pulses // Appl. Phys. B. 2005. V. 80. №.1. P. 61.

9. A.M. Жёлтиков. Да будет белый свет: генерация суперконтинуума сверхкороткими лазерными импульсами // УФН. 2006. Т. 176. №. 6. С. 623.

10. K. Shi, P. Li, Sh. Yin, Zh. Liu. Chromatic confocal microscopy using supercontinuum light // Optics Express. 2004. V. 12. №. 10. P. 2096.

11. A. Couairon, J. Biegert, C. Hauri, W. Kornelis, F.W. Helbing, U. Keller, A. Mysyrowicz. Pulse self-compression of ultrashort laser pulses down to one optical cycle by filamentation // J. Modern Optics. 2006. V. 53. P. 75.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Н.Ю. Вислобоков, Т.В. Смирнова, А.П. Сухоруков, О.М. Федотова, О.Х.

Хасанов. Процессы, индуцированные мощными фемтосекундными импульсами в объемных диэлектриках // Известия РАН. Сер. физическая. 2002. Т. 66. №. 12.

С. 1827.

2. T.В. Смирнова, O.М. Федотова, O.Х. Хасанов, Н.Ю. Вислобоков, А.П.

Сухоруков. Распространение тераваттных фемтосекундных импульсов в широкозонных диэлектриках // Известия РАН. Сер. физическая. 2003. Т. 67. №.

12. С. 1754.

3. А.П. Сухоруков, Н.Ю. Вислобоков, O.М. Федотова, O.Х. Хасанов, T.В.

Смирнова. Квазисолитонное распространение мощного оптического излучения в прозрачных диэлектриках // Известия РАН. Сер. физическая. 2004, Т. 68. №.

12. С. 1740.

4. Н.Ю. Вислобоков Квазисолитонное и многофокусное распространение высокоинтенсивных лазерных импульсов в стекле BK7 // Вестник ВГУ. 2006. Т.

2. №.40. С. 120.

5. Н.Ю. Вислобоков. Квазисолитонное и многофокусное распространение высокоинтенсивных лазерных импульсов в кварцевом стекле // Квантовая электроника. 2006. Т. 36. №. 8. С. 773.

6. O.Х. Хасанов, T.В. Смирнова, O.М. Федотова, А.П. Сухоруков, Н.Ю. Вислобоков. Распространение мощного светового импульса с учетом отражения от нелинейного фокуса // Известия РАН. Сер. физическая. 2006.

Т. 70. №. 12. С. 1740.

7. Н.Ю. Вислобоков, Т.В. Смирнова, А.П. Сухоруков, О.М. Федотова, О.Х.

Хасанов. Процессы, индуцированные мощными фемтосекундными импульсами в объемных диэлектриках // Труды VIII Всероссийской школы-семинара “Волновые явления в неоднородных средах”, Красновидово. 2002. Ч. 1. С. 31.

8. T.В. Смирнова, O.М. Федотова, O.Х. Хасанов, Н.Ю. Вислобоков, А.П.

Сухоруков. Распространение тераваттных фемтосекундных импульсов в широкозонных диэлектриках // Труды IX Всероссийской школы-семинара ”Физика и применение микроволн”, Звенигород. 2003. Ч. 2. С. 108.

9. O.M. Fedotova, T.V. Smirnova, O.K. Khasanov, V.E. Gruzdev, V.V.

Temnov, K. Sokolovski-Tinten, K. Rethfeld, D. von der Linde, A.P. Sukhorukov, N.Yu. Vislobokov. Intense femtosecond pulse propagation in bulk dielectrics // Technical Program of XI Conference on Laser Optics, St. Petersburg, Russia, June – July 4. 2003. P. 72.

10. O.Х. Хасанов, T.В. Смирнова, O.M. Федотова, A.П. Сухоруков, Н.Ю.

Вислобоков. Распространение мощного светового импульса с учетом отражения от нелинейного фокуса // Труды IX Всероссийской школы- семинара “Волновые явления в неоднородных средах Волны-2004” Моск. обл., 24 - 29 мая 2004 г. С.27.

11. A.P. Sukhorukov, N.U. Vislobokov, T.V. Smirnova, O.M. Fedotova, O.K.

Khasanov. Waveguide propagation of laser pulses in dielectrics with plasma generation // Technical Digest of International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO - 2005), St. Petersburg, Russia, May 11-15, 2005. P. 67.

Thesis IThS34.

12. A.P. Sukhorukov, N.Yu. Vislobokov, O.K. Khasanov, T.V. Smirnova.

Comparative nonlinear dynamics of Gauss and Bessel-Gauss pulses in Kerr-media with saturable nonlinearity // Technical Digest of International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO - 2005), St. Petersburg, Russia, May 11-15, 2005. P. 152. Thesis LSuM30.

13. A.P. Sukhorukov, N.Yu. Vislobokov, O.K. Khasanov, T.V. Smirnova, O.M.

Fedotova. Quasi-soliton regime of high-intensive pulse propagation in bulk dielectrics // Book of abstracts of the 5th International Conference on Photonics, Devices and Systems, June 8-11, 2005, Prague, Czech Republic. P. 207.

14. O.K. Khasanov, T.V. Smirnova, O.M. Fedotova, A.P. Sukhorukov, N.U.

Vislobokov. Powerful light pulse self-reflection from nonlinear focus at propagation in Kerr dielectrics // Int. Congress on Optics and Optoelectronics. Warsaw, Poland.

28 Aug. – 2 Sept. 2005. №. 5949-48. P. 82.

15. А.П. Сухоруков, Н.Ю. Вислобоков, O.М. Федотова, O.Х. Хасанов, T.В.

Смирнова. Распространение высокоинтенсивных лазерных импульсов в кварцевом стекле // Труды X Всероссийской школы-семинара “Физика и применение микроволн”, Звенигород, 23-28 мая 2005. Секция 4 “Когерентные и нелинейные явления”. С. 49-51.

16. Н.Ю. Вислобоков, A.П. Сухоруков, O.Х. Хасанов, T.В. Смирнова, O.M.

Федотова. Вклад дисперсии в динамику распространения фемтосекундных квазисолитонных лазерных импульсов в диэлектриках // Материалы VI Международной конференции “Лазерная физика и оптические технологии”.

Гродно, Республика Беларусь. 25-29 сентября 2006 г. Ч. 2. С. 21.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»