ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ФНКЦ РР |
||
Проект направлен на фундаментальное экспериментально-теоретическое исследование нового режима нелинейного распространения пучка фемтосекундных филаментов - множественной суперфиламентации [PRL 112, 223902 (2014)]. В этом режиме за счет "столкновения" множества филаментов удается преодолеть пороговую пиковую интенсивность при филаментации в воздухе. Ожидается, что превышение интенсивности над пороговой позволит добиться значительной нелинейной трасформации частотно-углового спектра фемтосекундного излучения, увеличить концентрацию лазерной плазмы, общее поглощение энергии газовой средой. Также при выполнении проекта планируется изучить релаксацию среды после окончания филаментации на микросекундных и более временах: эволюцию акустических волн и конвективных потоков при филаментации и суперфиламентации. Данная тематика исследований является чрезвычайно актуальной в области нелинейной оптики фемтосекундных тераваттных лазерных импульсов.
грант РФФИ |
# | 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. |
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".