Том 24, номер 05, статья № 1

Аннотация:

Представлены результаты экспериментальных исследований динамики филаментации мощных ультракоротких импульсов Ti:Sa-лазера с длиной волны 800 и 400 нм при их острой фокусировке в воздухе. Получены зависимости положения и размеров плазменного канала, формирующегося в зоне нелинейного фокуса пучка, от мощности в лазерном импульсе. Из обработки данных зависимостей в рамках теории самофокусировки лазерного излучения определено эффективное значение нелинейного коэффициента преломления воздуха, связанного с оптическим эффектом Керра, для двух длин волн лазера.

Ключевые слова:

ультракороткое лазерное излучение, филаментация, острая фокусировка, плазменный канал, эффект Керра, нелинейный коэффициент преломления

Список литературы:

1. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Monrou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20, N 1. P. 73-75.
2. Nibbering E.T.J., Franco M.A., Prade B.S., Grillon G., Le Blanc C., Mysyrowicz A. Measurement of the nonlinear refractive index of transparent materials by spectral analysis after nonlinear propagation // Opt. Commun. 1995. V. 119, iss. 5-6. P. 479-484.
3. Brodeur A., Chin S.L. Band-gap dependence of the ultrafast white-light continuum // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80, iss. 20. P. 4406-4409.
4. Kandidov V.P., Kosareva O.G., Brodeur A., Chien C.Y., Chin S.L. Conical emission from laser-plasma interactions in the filamentation of powerful ultrashort laser pulses in air // Opt. Lett. 1997. V. 22, N 17. P. 1332-1334.
5. Akozbek N., Scalora M., Bowden C.M., Chin S.L. White-light continuum generation and filamentation of ultra-short laser pulses in air // Opt. Commun. 2001. V. 191, iss. 3-6. P. 353-362.
6. Liu Y., Houard A., Prade B., Akturk S., Mysyrowicz A. Terahertz radiation source in air based on bifilamentation of femtosecond laser pulses // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99, iss. 13. P. 135002-1-135002-4.
7. Berge L., Skupin S., Nuter R., Kasparian J., Wolf J.-P. Ultrashort filaments of light in weakly-ionized, optically-transparent media // arXiv: Physics 0612063v1. 2007.
8. Couairon A., Myzyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441, N 2-4. P. 47-189.
9. Кандидов В.П., Шленов С.А., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квант. электрон. 2009. Т. 39, № 3. С. 205-228.
10. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны. От волоконных световодов до фотонных кристаллов. М.: Физматлит, 2005. 648 с.
11. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы / Под общей ред. проф. А.А. Землянова. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 212 с.
12. Diels J.C., Rudolph W. Ultrashort laser pulse pheno-mena. London: Academic Press, 2006. 652 p.
13. Theberge F., Liu W., Simard P., Becker A., Chin S.L. Plasma density inside a femtosecond laser filament in air: strong dependence on external focusing // Phys. Rev. E. 2006. V. 74, iss. 3. P. 036406-1-036406-7.
14. Liu X.-L., Lu X., Liu X., Xi T.-T., Liu F., Ma J.-L., Zhang J. Tightly focused laser pulse in air: from filamentation to breakdown // Opt. Express. 2010. V. 18, N 25. P. 26007-26017.
15. Ионин А.А., Кудряшов С.И., Макаров С.В., Селезнев Л.В., Синицын Д.В. Множественная филаментация мощных фемтосекундных лазерных импульсов в воздухе // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 90, вып. 6. С. 467-472.
16. Kiselev D., Woeste L., Wolf J.-P. Filament-induced laser machining (FILM) // Appl. Phys. B. 2010. V. 100, N 3. P. 515-520.
17. White Y.V., Li X., Sikorski Z., Davis L.M., Hofmeister W. Single-pulse ultrafast-laser machining of high aspect nano-holes at the surface of SiO2 // Opt. Express. 2008. V. 16, N 19. P. 14411-14420.
18. Marburger J.H. Self-focusing: Theory // Prog. Quant. Electr. 1975. V. 4, part 1. P. 35-110.
19. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Самовоздействие остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе в режиме одиночной и множественной филаментации. Лабораторные и численные эксперименты // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, №2. C. 119-125.
20. Апексимов Д.В., Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Степанов А.Н. Эффективные характеристики тераваттного фемтосекундного лазерного излучения на горизонтальной атмосферной трассе // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 11. С. 1006-1013.
21. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Ионин А.А., Кудряшов С.И., Селезнев Л.В., Синицын Д.В., Сунчугашева Е.С. Особенности филаментации остросфокусированных ультракоротких лазерных импульсов в воздухе // Ж. эксперим. и теор. физ. 2010. Т. 138, вып. 5. С. 822-829.
22. Berge L., Skupin S., Mejean G., Kasparian J., Yu J., Frey S., Salmon E., Wolf J. Supercontinuum emission and enhanced self-guiding of infrared femtosecond filaments sustained by third-harmonic generation in air // Phys. Rev. E. 2005. V. 71, iss. 1. P. 016602-1-016602-13.
23. Loriot V., Hertz E., Faucher O., Lavorel B. Measurement of high-order Kerr refractive index of major air components: erratum // Opt. Express. 2010. V. 18, №3. P. 3011-3012.
24. Chen Y.-H., Varma S., Alexeev I., Milchberg H.M. Measurement of transient nonlinear refractive index in gases using xenon supercontinuum single-shot spectral interferometry // Opt. Express. 2007. V. 15, N 12. P. 7458-7467.
25. Sprangle P., Penano J.R., Hafizi B. Propagation of intense short laser pulses in the atmosphere // Phys. Rev. E. 2002. V. 66, iss. 4. P. 046418-1-046418-21.
26. Bejot P., Kasparian J., Henin S., Loriot V., Vieillard T., Hertz E., Faucher O., Lavorel B., Wolf J.-P. Higher-order Kerr terms allow ionization-free filamentation in gases // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104, iss. 10. P. 103903-1-103903-4.
27. Fedorov V.Yu., Kandidov V.P. A nonlinear optical model of an air medium in the problem of filamentation of femtosecond laser pulses of different wavelengths // Opt. and Spectrosc. 2008. V. 105, N 2. P. 280-287.
28. Ettoumi W., Petit Y., Kasparian J., Wolf J.-P. Generalized Miller Formula // Opt. Express. 2010. V. 18, N 7. P. 6613-6620.
29. Zhang J., Lu Z.H., Wang L.J. Precision refractive index measurements of air, N₂, O₂, Ar, and CO₂ with a frequency comb // Appl. Opt. 2008. V. 47, N 17. P. 3143-3151.
30. Mizrahi V., Shelton D.P. Dispersion of nonlinear susceptibilities of Ar, N₂, and O₂ measured and compared // Phys. Rev. Lett. 1985. V. 55, N 7. P. 696-699.
31. Miller R.C. Optical second harmonic generation in piezoelectric crystals // Appl. Phys. Lett. 1964. V. 5, iss. 1. P. 17-1-17-3.
32. Zhang Z., Lu X., Xi T.-T., Liang W.-X., Hao Z.-Q., Zhang Y., Zhou M.-L., Wang Z.-H., Zhang J. Long distance filamentation of 400 nm femtosecond laser pulses in air // Appl. Phys. B. 2009. V. 97, N 1. P. 207-213.
33. Daigle J.-F., Jaron-Becker A., Hosseini S., Wang T.-J., Kamali Y., Roy G., Becker A., Chin S.L. Intensity clamping measurement of laser filaments in air at 400 and 800 nm // Phys. Rev. A. 2010. V. 82, iss. 2. P. 023405-1-023405-5.
34. Couairon A., Berge L. Light filaments in air for ultraviolet and infrared wavelengths // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88, iss. 13. P. 135003-1-135003-4.
35. Власов В.Н., Петрищев В.А., Таланов В.И. Усредненное описание волновых пучков в линейных и нелинейных средах (метод моментов) // Изв. вузов. Радиофиз. 1971. Т. 14, № 9. С. 1353-1363.
36. Kiran P.P., Bagchi S., Krishnan S.R., Arnold C.L., Kumar G.R., Couairon A. Focal dynamics of multiple filaments: Microscopic imaging and reconstruction // Phys. Rev. A. 2010. V. 82, iss. 1. P. 013805-1-013805-8.
37. Fibich G., Eisenmann S., Ilan B., Erlich Y., Fraenkel M., Henis Z., Gaeta A.L., Zigler A. Self-focusing distance of very high power laser pulses // Opt. Express. 2005. V. 13, N 15. P. 5897-5903.
38. Бочкарев Н.Н., Кабанов А.М., Степанов А.Н. Пространственная локализация области филаментации вдоль трассы распространения сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2007. Т. 20, №10. C. 863-867.