Институт оптики атмосферы СО РАН
Авторы: к.ф.-м.н. Д.В. Апексимов, д.ф.-м.н. Ю.Э. Гейнц, д.ф.-м.н. А.А. Землянов, д.ф.-м.н. А.М. Кабанов, к.ф.-м.н. О.И. Кучинская, д.ф.-м.н. Г.Г. Матвиенко, к.ф.-м.н. В.К. Ошлаков, к.ф.-м.н. А.В. Петров, А.Н. Иглакова.
В ИОА СО РАН теоретически обоснован и впервые экспериментально реализован режим эффективной передачи высокой плотности мощности фемтосекундных лазерных импульсов на протяженных дистанциях (до 140 м) в воздухе в виде упорядоченной связки бесплазменных слаборасходящихся световых каналов, обладающих субдифракционной угловой расходимостью и аномально широким частотным спектром. Поперечный размер каждого оптического канала – порядка миллиметра при средней интенсивности до 1 ТВт/см2 (рис. 1). Для осуществления режима применена оптическая схема, ключевым элементом которой явилось зеркало с управляемыми деформациями поверхности. Фазовые искажения вносились дифференцированно в различные зоны лазерного пучка по предварительно рассчитанной карте аберраций с учетом начальной мощности излучения и нелинейного характера его распространения, что позволило варьировать как число формирующихся световых каналов, так и протяженность области концентрированного распространения световой мощности. Теоретически доказано, что существование такого режима обусловлено формированием светонаправляющей структуры вблизи оси лазерного пучка за счет эффектов самофокусировки и дифракции пространственно структурированного излучения.
Рисунок: Динамика бесплазменного самоканалирования фемтосекундного лазерного пучка (\( \lambda \)=800 нм) на воздушной трассе 140 м: эксперимент (а-г), численное моделирование (д-з).
Публикации:
- Апексимов Д.В., Гейнц Ю. Э., Землянов А. А., Иглакова А.Н., Кабанов А. М., Кучинская О.И., Матвиенко Г.Г., Минина О.В., Ошлаков В.К., Петров А.В. Пространственная структура фемтосекундного лазерного излучения при филаментации в воздухе // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т.33. №12. С.821–826.
- E. Geints, O.V. Minina, A.A. Zemlyanov. Diffraction-ray tube analysis of ultrashort high-intense laser pulse filamentation in air // JOSA B. 2019. V.36. N.11. P.3209-3217. DOI: 10.1364/JOSAB.36.003209. Q2
- Апексимов Д.В., Землянов А.А., Иглакова А.Н., Кабанов А.М., Кучинская О.И., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Петров А.В. Влияние фазовых операций на положение и протяженность области филаментации // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31. №12.
- Apeksimov D.V., Geints Yu.E., Zemlynov A.A., Kabanov A.M., Oshlakov V.K., Petrov A.V., Matvienko G.G. Controlling TW-laser pulse long-range filamentation in air by a deformable mirror // Applied Optics. 2018. V.57. P.9760–9769.
- Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Diffraction-ray optics of laser-pulse filamentation // Phys. Rev. A. 2018. V.98. № 023846. P.023846-1–023846-12. DOI: 10.1103 / Physical Review A.98.023846. Q2.
- Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Минина О.В. Дифракционно-лучевая оптика филаментации: I.Формализм дифракционных лучей и световых трубок // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31. №5. С.364–
- Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Минина О.В. Дифракционно-лучевая оптика филаментации: II.Дифракционно-лучевая картина филаментации лазерного импульса // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т.31. №7. С.515–
- Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Ring-Gaussian laser pulse filamentation in a self-induced diffraction waveguide // Journal of Optics. 2017. V.19. 105502. Q2.
- Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Effect of high-power laser divergence on the plasma structural parameters during multiple filamentation in air // Physical Review A. 2016. V.93. 063833. Q2.
- Апексимов Д.В., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К. Управление областью множественной филаментации тераваттных лазерных импульсов на стометровой воздушной трассе // Квантовая электроника. 2015. Т.45. №5. С.408-414.