ИСТИНА

Проект направлен на изучение возможностей использования оптических параметрических источников мощных сверхкоротких импульсов среднего инфракрасного (ИК) диапазона последнего поколения для достижения релятивистских уровней интенсивности поля и создания на основе таких источников компактных лазерных систем для лабораторных исследований в области релятивистской оптической физики. С физической точки зрения, возможности продвижения в этом направлении исследований связаны с законами масштабирования, применимыми к широкому классу явлений взаимодействия интенсивного лазерного излучения с веществом. Ключевой параметр такого масштабирования выражается произведением интенсивности поля на квадрат несущей длины волны. Основные критерии перехода от нерелятивистского режима взаимодействия излучения с веществом к релятивистскому формулируются в терминах равенства единице нормированного векторного потенциала поля и равенства пондермоторной энергии электрона энергии покоя электрона.

The project is aimed at exploring the possibilities of achieving relativistic field intensities using the latest generation of high-peak-power optical parametric sources of ultrashort pulses in the mid-infrared (Mid-IR) range and the creation of compact laser systems for laboratory research in the relativistic optical physics. From a physical point of view, these possibilities are related to scaling laws applicable to a wide class of phenomena related with intense laser-matter interaction. The key parameter of such scaling is expressed by the product of the field intensity per the carrier wavelength squared. The main criteria for the transition from a nonrelativistic to relativistic regime of laser-matter interaction are formulated in terms of the equality to the unit of the normalized field vector potential and the equality of the electron ponderomotive energy to it’s rest energy.

За счет специальных мероприятий по улучшению качества фокусируемого пучка в предварительных экспериментах удалось достичь уровня интенсивностей, обеспечивающих значения нормированного векторного потенциала поля около единицы. Результаты этих предварительных исследований показывают, что лазерная оптика среднего ИК-диапазона находится на пороге прорыва в область релятивистской физики. В рамках вносимого проекта предлагается обширная программа экспериментальных и теоретических исследований, направленная на преодоление этого порога. Для достижения этой цели планируется решить следующие задачи: (1) Исследование физических факторов, ограничивающих качество мощных пучков когерентного излучения, формируемых оптическими параметрическими источниками сверхкоротких импульсов среднего ИК-диапазона и препятствующих оптимальной фокусировке этих пучков, необходимой для достижения максимальных интенсивностей поля. Для решения этой задачи будут выполнено детальное экспериментальное исследование пространственной фазы, изучено влияние основных факторов, приводящих к искажениям этой фазы в процессе оптического параметрического усиления, включая наклон фазового фронта, астигматизм, а также нелинейный набег пространственной фазы; (2) Выполнить эксперименты, направленные на изучение свойств нелинейного сигнала, генерируемого при взаимодействии излучения релятивистской интенсивности среднего ИК-диапазона с веществом, включая сигнал оптических гармоник высокого порядка, генерируемых в различных схемах взаимодействия лазерного излучения с плазменными мишенями. На основе детального моделирования выполнить поиск оптимальных режимов взаимодействия излучения релятивистской интенсивности среднего ИК-диапазона с веществом, позволяющих достичь максимальных интенсивностей генерации оптических гармоник высокого порядка, а также терагерцового и субтерагерцового излучения от плазменных мишеней.