Множественная суперфиламентация: оптимизация энерговклада в газовую среду НИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Множественная суперфиламентация: оптимизация энерговклада в газовую среду
Результаты этапа: В работе проведено исследование столкновения нескольких когерентных филаментов и образование суперфиламента вблизи геометрического фокуса линзы. В полном 3D + 1–мерном численном моделировании при помощи уравнения однонаправленного распространения импульса воспроизведено столкновение филаментов, зарождение суперфиламента, преодоление насыщения интенсивности (максимальные интенсивность излучения и концентрация свободных электронов выше уровня стабилизации на 40% и 400% соответственно) и расходимость суперфиламента за геометрическим фокусом собирающей линзы. Показан существенный (на 10 нм и более) сдвиг спектра в синюю область вследствие высокой концентрации плазмы в суперфиламенте (в случае одного филамента сдвиг не превышает 2 нм). Произведены оценки поглощения энергии в исследованном режиме. Показано, что до 30% энергии излучения может переходить во внутреннюю энергию среды (в случае одного филамента поглощение не превышает 10%), причем этот переход обусловлен в большей степени столкновительной релаксацией тока свободных электронов, чем поглощением при полевой ионизации.
2 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Множественная суперфиламентация: оптимизация энерговклада в газовую среду
Результаты этапа:
3 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Множественная суперфиламентация: оптимизация энерговклада в газовую среду
Результаты этапа: Создана экспериментальная установка для наблюдения суперфиламента при распространении сфокусированного длиннофокусной линзой (~3м) субтераваттного излучения титан-сапфирового лазера на протяженной трассе в воздухе. Суперфиламент образуется при слиянии пучка стохастических филаментов, образованных из случайных флуктуаций поля на профиле входного пучка, или нескольких регулярных филаментов, заданных амплитудной маской с 4–6 отверстиями. Установка позволяет в одном выстреле лазерной системы проводить на различных расстояниях распространения до 7 м неинвазивные измерения широкополосного (до 6 МГц) акустического сигнала суперфиламента и соответствующее пространственное распределения плотности энергии суперконтинуума в различных спектральных диапазонах от 400 до 900 нм. На созданной установке впервые в одном выстреле лазерной системы получен разрешенный во времени акустический сигнал от нескольких филаментов, экспериментально зарегистрировано резкое возрастание энерговклада в среду при формировании суперфиламента по сравнению со случаем обычной филаментации, продемонстрировано пространственное распределение частот спектрального континуума (белого света) в суперфиламенте. Обнаружено, что наиболее эффективное преобразование в континуум происходит на протяженном участке трассы в унимодальном образовании на оси пучка – результате слияния нескольких филаментов. В случае регуляризованной суперфиламентации кольца конической эмиссии суперконтинуума подавлены вследствие ограничения резервуара пучка амплитудной маской. Впервые проведен расчет взаимодействия множества филаментов на основе полевого подхода (3D+t модель и параллельные алгоритмы расчетов), в рамках которого самосогласованно исследована эволюция третьей гармоники поля. При столкновении шести филаментов пиковая интенсивность превышает интенсивность насыщения одиночного филамента в 1.4 раза, соответствующая пиковая плотность плазмы возрастает в 4 раза по сравнению со случаем одного филамента. Высокая концентрация плазмы в суперфиламенте ведет к существенному (более 10 нм) сдвигу спектра излучения суперконтинуума в высокочастотную область. В согласии с экспериментальными данными, полученными в рамках данного проекта, при суперфиламентации нелинейное преобразование в континуум сосредоточено в унимодальной структуре на оси пучка, протяженной вдоль направления распространения. На основе уравнений газодинамики разработана модель генерации и распространения акустических волн. Показано формирование в центре регулярной структуры филаментов области повышенной плотности воздуха, которая может быть использована для каналирования оптического излучения.

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".