|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Пространственно-временная самокомпрессия и трансформация спектра излучения среднего ИК-диапазона при фемтосекундной филаментацииНИР
- Руководитель НИР: Кандидов В.П.
- Участники НИР: Васильев Е.В., Дергачев А.А., Докукина А.Э., Дормидонов А.Е., Залозная Е.Д., Компанец В.О., Мельников А.А., Пойдашев Д.Г., Сметанина Е.О., Чекалин С.В., Шленов С.А., Ямашев М.В.
- Подразделение: Международный учебно-научный лазерный центр
- Срок исполнения: 3 июля 2014 г. - 31 декабря 2016 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 14-22-02025
- Номер ЦИТИС: 114072170048
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Фундаментальные проблемы лазерной физики и нелинейной оптики
- ПН России: Безопасность и противодействие терроризму
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.33.47 Воздействие лазерного излучения на вещество
-
Ключевые слова:
суперконтинуум, световые пули, филаментация, фемтосекундный импульс, самокомпрессия излучения, средний ик диапазон, частотно-угловой спектр
-
Описание:
Проект состоит в изучении фундаментальных закономерностей фемтосекундной филаментации излучения среднего ИК диапазона, нового диапазона длин волн в фемтосекундной нелинейной оптике и спектроскопии. Проект включает экспериментальное и теоретическое исследование закономерностей генерации широкополосного суперконтинуума и формирования инфракрасных пуль – областей высокой пространственно-временной локализации электромагнитного поля ИК диапазона - при филаментации в прозрачных конденсированных средах фемтосекундного лазерного излучения в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. Конкретные задачи проекта включают спектроскопию суперконтинуума и исследование трансформации пространственно-временных характеристик фемтосекундного излучения на длине волны, перестраиваемой в диапазоне от 2 до 4 мкм.
-
Основные результаты:
1.Создан спектроскопический стенд для исследования спектров суперконтинуума и длительности импульсов при филаментации фемтосекундного лазерного излучения на длинах волн в ближнем и среднем ИК диапазонах 2.Установлено, что образование световой пули в фемтосекундном филаменте сопровождается выбросом дискретной порции энергии в видимой полосе спектра суперконтинуума. 3.Определено, что световая пуля является самоформирующимся жестким помехоустойчивым образованием, параметры которого определяются нелинейными и дисперсионными свойствами среды. В проекте впервые установлена робастность световых пуль фемтосекундного филамента, которую подтверждают стабильность параметров и устойчивость их образования в излучении с различным пространственно-временным распределением амплитуды и фазы, а также равное количество энергии суперконтинуума в видимой полосе, которое генерируют пули в филаменте. 4. Установлено, что образование световых пуль и их последовательности при филаментации в объеме прозрачной среды фемтосекундного лазерного излучения на длине волны, которая лежит в области аномальной дисперсии групповой скорости среды.в филаменте имеет единый сценарий как в конденсированной среде, так и в газах. 5. Впервые обнаружен гигантский, более 3000 нм, голубой сдвиг изолированной полосы видимого света в спектре суперконтинуума при филаментации во фторидах фемтосекундного лазерного импульса среднего ИК-диапазона. При увеличении длины волны импульса от 3 мкм до 3,8 мкм спектральный сдвиг видимой полосы возрастает, а его спектральная ширина сужается от 50-70 нм до 14 нм. Показано, что формирование полосы видимого света, изолированной от центральной частоты импульса среднего ИК диапазона, является результатом интерференции спектральных компонент широкополосного суперконтинуума в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. 6. Впервые зарегистрированы периодические осцииляции световой пули, формирующейся при филаментации в изотропном кристалле LiF фемтосекундного излучения на длине волны 2500 - 3250 нм среднего ИК-диапазона. Период осцилляций, измеренный по наведенной стуктуре центров окраски в LiF, составляет около 30 нм и уменьшается с увеличением дины волны импульса. Показано, что в световой пуле, как одноцикловом волновом пакете, осцилляции возникают вследствие периодического изменения пиковой амплитуды светового поля из-за различия групповой скорости волнового пакета и фазовой скорости на несущей частоте.
- Добавил в систему: Кандидов Валерий Петрович
Соисполнители НИР
| ИСАН | Соисполнитель |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 3 июля 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Пространственно-временная самокомпрессия и трансформация спектра излучения среднего ИК-диапазона при фемтосекундной филаментации |
| Результаты этапа: Установлена робастность световых пуль, образуемых при филаментации в условиях аномальной дисперсии групповой скорости фемтосекундным излучением на длине волны ближнего и среднего ИК-диапазона. В последовательности световых пуль образование каждой пули сопровождается дискретным выбросом суперконтинуума в видимой полосе, энергия которого зависит только от длины волны и оптических параметров нелинейной среды. Робастность световых пуль состоит в том, что их образование является результатом самоорганизации светового поля в условиях фемтосекундной филаментации при аномальной дисперсии групповой скорости и не зависит от фокусировки и фазовой модуляции действующего излучения. | ||
| 2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Пространственно-временная самокомпрессия и трансформация спектра излучения среднего ИК-диапазона при фемтосекундной филаментации |
| Результаты этапа: Экспериментально, численно и аналитически исследованы генерация видимого света и формирование плазменных каналов при филаментации во фторидах BaF2 и CaF2 фемтосекундного лазерного излучения на длине волны среднего ИК-дапазона. На длине волны 3000 нм, которая лежит в области аномальной дисперсии групповой скорости фторидов, формируются световые пули в результате пространственно-временной компрессии излучения при фазовой модуляции в процессе филаментации. Впервые зарегистрировано и исследовано образование изолированной спектральной полосы видимого света в суперконтинууме филамента среднего ИК-диапазона. Для воздействующего импульса на длине волны 3000 нм максимум спектра изолированной полосы лежит на длине волны 570 нм в BaF2 и 520 нм в CaF2, ее ширина составляет 70 и 50 nm, соответственно. С увеличением длины волны до 3800 нм максимум спектра в видимой области смещается до 400 нм в BaF2 и 330 нм в CaF2, а ширина его спектральной полосы сокращается до 14 нм. Установлено, что полосы видимого света, которая является спектрально изолированной от спектральной области в окрестности действующего импульса, является результатом интерференции широкополосного суперконтинуума в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. | ||
| 3 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Пространственно-временная самокомпрессия и трансформация спектра излучения среднего ИК-диапазона при фемтосекундной филаментации |
| Результаты этапа: 1. Обнаружено регулярное «дыхание» светового поля в световой пуле, сформированной при филаментции в среднем инфракрасном диапазоне. Периодическое колебание светового поля обнаружено по периодическому продольному колебанию плотности центров окраски в структурах, созданных единичным проходом световой пули сквозь изотропный кристалл LiF. Период структуры из центров окраски, наведённой в результате филаментации на длине волны 3000 нм, составляет около 30 мкм и уменьшается с увеличением длины волны фемтосекундного лазерного излучения. Световая пуля в среднем инфракрасном диапазоне представляет собой волновой пакет из одного цикла колебаний поля. Регулярное изменение максимальной амплитуды светового поля в пуле является результатом периодического изменения сдвига фазы между несущей волной и огибающей волнового пакета вследствие разности групповой и фазовой скоростей в пуле. Стабильность фотоиндуцированной структуры из центров окраски подтверждает устойчивость СП, являющуюся следствием самоорганизации интенсивного светового поля при его нелинейно-оптическом взаимодействии со средой в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. 2. Установлена закономерность, определяющая дисперсионный сдвиг антистоксовой полосы суперконтинуума световой пули фемтосекундного филамента в прозрачных диэлектриках. Теоретически полученное дисперсионное соотношение для антистоксового сдвига подтверждено спектроскопическими исследованиями филаментации импульсов ближнего и среднего ИК-диапазона в плавленом кварце и фторидах. 3. Численно исследовано формирование световых пуль при филаментации фемтосекундных импульсов ближнего и среднего ИК – диапазонов в конденсированных средах при аномальной дисперсии групповой скорости. В плавленом кварце пиковая интенсивность в световой пуле составляет около 40 ТВт/см2 при филаментации микроджоульных импульсов на длине волны 1,4÷2,2 мкм, в CaF2 пиковая интенсивность достигает 120 ТВт/см2 при филаментации импульса на длине волны 3 мкм. Световая пуля является короткоживущим образованием, интервал существования которого составляет около 1 мм. Найдено, что изменение энергии действующего импульса на длине волны 3 мкм при филаментации в CaF2 влияет на число световых пуль и не приводит к увеличению их времени жизни. | ||
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".