Том 28, номер 12, статья № 4

Аннотация:

Рассмотрены закономерности множественной филаментации гигаваттных фемтосекундных лазерных импульсов в плавленом кварце. Экспериментально, а также с помощью численного моделирования проанализирована тонкая структура плазменной области, создаваемая при фотоионизации кварца и сопутствующая формирующимся световым филаментам. Впервые исследована зависимость числа, положения и протяженности отдельных «поколений» плазменных каналов от энергии импульса излучения. Обсуждается роль рефокусировок излучения в формировании области плазмообразования.

Ключевые слова:

фемтосекундное лазерное излучение, множественная филаментация, лазерная плазма

Список литературы:

1. Аскарьян Г.А. Воздействие градиента поля интенсивного электромагнитного луча на электроны и атомы // Ж. эксперим. и теор. физ. 1962. Т. 42, вып. 6. С. 1567–1570.
2. Self-focusing: Past and Present / Y.R. Shen, R.W. Boyd, S.G. Lukishova, Eds. Berlin: Springer, 2009. 605 p.
3. Чекалин С.В., Кандидов В.П. От самофокусировки световых пучков к филаментации лазерных импульсов // Успехи  физ.  наук.  2013.  Т. 183,  № 7.  С. 133–152.
4. Houard A., Liu Y., Mysyrowicz A. Recent developments in femtosecond filamentation // J. Phys.: Conf. Ser. 2014. V. 497, 012001.
5. Bespalov V.I., Talanov V.I. Filamentary structure of light beams in non-linear liquids // J. Exp. Theor. Phys. Lett. 1966. V. 3, N 12. P. 307–310.
6. Mlejnek M., Kolesik M., Moloney J.V., Wright E.M. Optically turbulent femtosecond light guide in air // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83, N 15. P. 2938–2941.
7. Liu W., Hosseini S.A., Luo Q., Ferland B., Chin S.L., Kosareva O.G., Panov N.A., Kandidov V.P. Experimental observation and simulations of the self-action of white light laser pulse propagating in air // New J. Phys. 2004. V. 6, N 6. P. 6–22.
8. Chin S.L., Petit S., Liu W., Iwasaki A., Nadeau M.-C., Kandidov V.P., Kosareva O.G., Andrianov K.Yu. Interference of transverse rings in multifilamentation of powerful femtosecond laser pulses in air // Opt. Commun. 2002. V. 210, N 9. P. 329–341.
9. Chin S.L., Talebpour A., Yang J., Petit S., Kandidov V.P., Kosareva O.G., Tamarov M.P. Filamentation of femtosecond laser pulses in turbulent air // Appl. Phys. B. 2002. V. 74. P. 67–76.
10. Paunescu G., Spindler G., Riede W., Schröder H., Giesen A. Multifilamentation of femtosecond laser pulses induced by small-scale air turbulence // Appl. Phys. B. 2009. V. 96. P. 175–183.
11. Berge L., Skupin S., Lederer F., Mejean G., Yu J., Kasparian J., Salmon E., Wolf J.P., Rodriguez M., Woste L., Bourayou R., Sauerbrey R. Multiple filamentation of terawatt laser pulses in air // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. 225002.
12. Hosseini S.A., Luo Q., Ferland B., Liu W., Chin S.L., Kosareva O.G., Panov N.A., Aközbek N., Kandidov V.P. Competition of multiple filaments during the propagation of intense femtosecond laser pulses // Phys. Rev. A. 2004. V. 70. 033802.
13. Шленов С.А., Кандидов В.П. Формирование пучка филаментов при распространении лазерного импульса в турбулентной атмосфере. Часть 2. Статистические характеристики // Оптика атмосф. и океана. 2004. Т. 17, № 8. C. 637–641.
14. Косарева О.Г., Панов Н.А., Кандидов В.П. Сценарий многофиламентации и генерации суперконтинуума мощного фемтосекундного лазерного импульса // Оптика атмосф. и океана. 2005. Т. 18, № 3. C. 223–231.
15. Zvorykin V.D., Ionin A.A., Levchenko A.O., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V., Smetanin I.V., Ustinovskii N.N., Shutov A.V. Extended plasma channels created by UV laser in air and their application to control electric discharges // Plasma Phys. Reports. 2015. V. 41, N 2. P. 112–146.
16. Schroeder H., Chin S.L. Visualization of the evolution of multiple filaments in methanol // Opt. Commun. 2004. V. 234, N 2. P. 399–406.
17. Hao Z., Stelmaszczyk K., Rohwetter P., Nakaema W.M., Woeste L. Femtosecond laser filament-fringes in fused silica // Opt. Express. 2011. V. 19, N 8. P. 7799–7806.
18. Yang J., Mu G. Multi-dimensional observation of white- light filaments generated by femtosecond laser pulses in condensed medium // Opt. Express. 2007. V. 15, N 8. P. 4943–4952.
19. Kosareva O.G., Kandidov V.P., Brodeur A., Chin S.L. From filamentation in condensed media to filamentation in gases // J. Nonlin. Opt. Phys. Mater. 1997. V. 6, N 4. P. 485–494.
20. Гейнц Ю.Э., Апексимов Д.В., Афонасенко А.В. Программно-вычислительный комплекс для анализа поперечных профилей лазерных пучков (профилометр). Св-во гос.  рег.  программы  для  ЭВМ  № 2014616871 (2014).
21. Кандидов В.П., Сметанина Е.О., Дормидонов А.Е., Компанец В.О., Чекалин С.В. Формирование конической эмиссии суперконтинуума при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в плавленом кварце // Ж. эксперим. и теор. физ. 2011. Т. 140, вып. 3. C. 484–496.
22. Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов А.М., Матвиенко Г.Г. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы / Под общей ред. д.ф.-м.н., проф. А.А. Землянова. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 212 с.
23. Geints Yu.E., Bulygin A.D., Zemlyanov A.A. Model description of intense ultra-short laser pulse filamentation: Multiple foci and diffraction rays // Appl. Phys. B. 2012. V. 107. P. 243–255.
24. Lu X., Liu Q., Liu Z., Sun S., Ding P., Ding B., Hu B. Measurement of nonlinear refractive index coefficient using emission spectrum of filament induced by gigawatt-femtosecond pulse in BK7 glass // Appl. Opt. 2012. V. 51, N 12. P. 2045–2050.
25. Kosareva O.G., Nguyen T., Panov N.A., Liu W., Saliminia A., Kandidov V.P., Akozbek N., Scalora M., Vallee R., Chin S.L. Array of femtosecond plasma channels in fused silica // Opt. Commun. 2006. V. 276, N 6. P. 511–523.
26. Couairon A., Sudrie L., Franco M., Prade B., Mysyrowicz A. Filamentation and damage in fused silica induced by tightly focused femtosecond laser pulses // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. 125435.
27. Келдыш Л.В. Ионизация в поле сильной электромагнитной волны // Ж. эксперим. и теор. физ. 1964. Т. 47, вып. 5. C. 1945–1956.
28. Tzortzakis S., Bergé L., Couairon A., Franco M., Prade B., Mysyrowicz A. Breakup and fusion of self-guided femtosecond light pulses in air // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86, N 24. P. 5470–5473.
29. Землянов А.А., Гейнц Ю.Э. Эволюция эффективных характеристик лазерного излучения фемтосекундной длительности при самовоздействии в газовой среде // Оптика  и  спектроскопия. 2008. Т. 104, № 5. C. 852–864.
30. Mauclair C., Cheng G., Huot N., Audouard E., Rosenfeld A., Hertel I.V., Stoian R. Dynamic ultrafast laser spatial tailoring for parallel micromachining of photonic devices in transparent materials // Opt. Express. 2009. V. 17, N 5. P. 3531–3542.
31. Durand M., Houard A., Prade B., Mysyrowicz A., Durécu A., Moreau B., Fleury D., Vasseur O., Borchert H., Diener K., Schmitt R., Théberge F., Chateauneuf M., Daigle J.-F., Dubois J. Kilometer range filamentation // Opt. Express. 2013. V. 21, N 22. P. 26836–26845.