Том 29, номер 02, статья № 7

Аннотация:

Приводятся экспериментальные результаты исследования условий возникновения сверхизлучения на резонансном электронном переходе ионов азота B³П_g-A^3∑_u⁺ при оптической накачке атмосферного воздуха и чистого азота импульсом лазерного излучения фемтосекундной длительности с длиной волны 950 нм. Показано, что сверхизлучение возникает в результате селективного заселения возбужденного состояния N₂⁺ (B^2∑_u⁺,ν´=0) при многофотонном возбуждении автоионизационного состояния молекулы азота c энергией 18,7 эВ. Затравочными фотонами для сверхизлучения на переходах иона молекулярного азота являются фотоны осевого суперконтинуума, возникающего в филаменте на соответствующих длинах волн. Реализован режим сверхизлучения на длине волны 358,4 нм, отнесенный к переходам молекулы CN.

Ключевые слова:

филамент, инверсия населенностей, фемтосекундный лазерный импульс, многофотонная ионизация, молекула, ионы

Список литературы:

1. Heard H.G. Ultra-violet Gas Laser at Room Temperature // Nature. 1963. V. 200. P. 667–672.
2. Svedberg A., Hogborg L., Nilssоn R. Observation of superradiant laser action in spark discharges in air at atmospheric pressure // Appl. Phys. Lett. 1968. V. 12, N 3. P. 102–108.
3. Antonov V.C., Knyazev I.N., Movshev V.G. Generation UV nitrogen laser in the open air of the cuvette with transverse excitation // Quantum Electron. 1974. V. 1, N 2. P. 433–435.
4. Searles S.K. Superfluorescent laser emission from electron-beam pumped Ar + N₂ mixtures // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 25, N 12. P. 735–737.
5. Collins C.B., Conningham A.J., Curry S.M. Stimulated emission from charge-transfer reactions in the afterglow of an e-beam discharge in N₂ + He high pressure mixtures // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 24, N 10. P. 477–478.
6. Ishchenko V.N., Lisitsyn V.N., Razhev A.M., Starinsky V.N., Chapovsky P.L. The N₂⁺ Laser // Opt. Commun. 1975. V. 13, N 3. P. 231–234.
7. Luo Q., Lu W., Chin S.L. Lasing action in air induced by ultra-fast laser filamentation // Appl. Phys. B. 2003. V. 76, N 3. P. 337–340.
8. Kartashov D., Alisauskas S., Andriukaitis G., Pugzlys A., Shneider M., Zheltikov A., Chin S.L., Baltuška A. Free-space nitrogen gas laser driven by a femtosecond filament // Phys. Rev. A. 2012. V. 86. 033831.
9. Shneider M.N., Bakuška A., Zheltikov A.M. Population inversion of molecular nitrogen in an Ar : N₂ mixture by selective resonance-enhanced multiphoton ionization // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. 083112.
10. Yao J., Zeng B., Xu H., Li G., Chu W., Ni J., Zhang H., Chin S.L., Cheng Y., Xu Z. High-brightness switchable multiwavelength remote laser in air // Phys. Rev. A. 2011. V. 84, N 5. 051802.
11. Ni J., Chu W., Jing C., Zhang H., Zeng B., Yao J., Li G., Xie H., Zhang C., Xu H., Chin S.L., Cheng Y., Xu Z. Identification of the physical mechanism of gene-ration of coherent N₂ emissions in air by femtosecond laser excitation // Opt. Express. 2013. V. 21, N 7. P. 8746–8752.
12. Yao J., Li G., Jing C., Zeng B., Chu W., Ni J., Zhang H., Xie H., Zhang C., Li H., Xu H., Chin S.L., Cheng Y., Xu Z. Remote creation of coherent emissions in air with two-color ultrafast laser pulses // New J. Phys. 2013. V. 15, N 2. 023046.
13. Prokopiev V.E., Ivanov N.G., Krivonosenko D.A., Losev V.F. A study of elementary physical processes in the plasma regions filamentation and optical breakdown in the propagation of fs laser pulses with a wavelength of 950 nm in air at atmospheric pressure // Program of V Russian Conference «The interaction of highly concentrated flows of energy materials in advanced technology and medicine». Novosibirsk, 26–29 March 2013. Новосибирск: Изд-во ООО «Параллель», 2013. P. 6.
14. Prokopev V.E., Ivanov N.G., Krivonosenko D.A., Losev V.F. Iinvestigation of the elementary physical processes in plasma of filamentation and optical breakdown regions accompanying the propagation of the femtosecond laser pulse with wavelength of 950 nm in air at atmospheric pressure // Russian Phys. J. 2014. V. 56, N 11. P. 1274–1280.
15. Liu Yi., Brelet Y., Point G., Houard A., Mysyrowicz A. Self-seeded lasing in ionized air pumped by 800 nm femtosecond laser pulses // Opt. Express. 2013. V. 21, N 19. P. 22791–22798.
16. Wang Tie-Jun, Ju Jingjing, Daigle Jean-Francois, Yuan Shuai, Li Ruxin, See Leang Chin. Self-seeded forward lasing action from a femtosecond Ti:Sapphire laser filament in air // Laser Phys. Lett. 2013. V. 10, N 12. P. 1–4.
17. Tie-Jun Wang, Jean-Francois Daigle, Jingjing Ju, Shuai Yuan, Ruxin Li, See Leang Chin. Forward lasing action at multiple wavelengths seeded by white light from a femtosecond laser filament in air // Phys. Rev. A. 2013. V. 88, iss. 5. 053429 (5 p).
18. Алексеев С.В., Иванов Н.Г., Ковальчук Б.М., Лосев В.Ф., Месяц Г.А., Михеев Л.Д., Панченко Ю.Н., Ратахин Н.А., Ястремский А.Г. Тераваттная гибридная лазерная система THL-100 на базе фотодиссоционного XeF(С–А) усилителя // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 3. С. 221–225.
19. Alekseev S.V., Aristov A.I., Ivanov N.G., Kovalchuk B.M., Losev V.F., Mesyats G.A., Mikheev L.D., Panchenko Yu.N., Ratakhin N.A. Multiterawatt femtosecond laser system in the visible with photochemically driven XeF(C–A) boosting amplifier // Laser Part. Beams. 2013. V. 31, N 1. P. 17–21.
20. Алексеев С.В., Иванов М.В., Иванов Н.Г., Лосев В.Ф., Месяц Г.А., Панченко Ю.Н., Ратахин Н.А. Параметры гибридной фемтосекундной лазерной системы THL-100 после модернизации // Изв. вузов. Физ. 2015. Т. 58, № 8. С. 50–54.
21. Madden R.P., Parr A.G. Resonance phenomena in molecular photoionization: Impact of synchrotron radiation // Appl. Optics. 1982. V. 21, N 2. P. 179–188.