Том 31, номер 05, статья № 5

Аннотация:

Представлена теоретическая концепция нестационарной дифракционно-лучевой оптики мощных фемтосекундных лазерных импульсов, в рамках которой мощность пучка распространяется по специфическим световым структурам – дифракционно-лучевым трубкам. Данные трубки не пересекаются в пространстве, не обмениваются энергией, но изменения их формы и сечения при распространении отражают действие физических процессов, происходящих с излучением в среде. Нестационарная теория дополняется эволюционными уравнениями для усредненных по времени дифракционных лучей и эффективных квадратов радиусов дифракционных трубок.

Ключевые слова:

фемтосекундные лазерные импульсы, самофокусировка, филаментация, дифракционный луч, дифракционно-лучевая трубка

Список литературы:

1. Self-focusing: Past and Present. Fundamentals and prospects // Topics in Applied Physics / R.W. Boyd, S.G. Lu-kishova, Y.R. Shen. (eds.). Berlin: Springer, 2009. 605 p.
2. Tzortzakis S., Prade B., Franco M., Mysyrowicz A. Time-evolution of the plasma channel at the trail of a self-guided IR femtosecond laser pulse in air // Opt. Commun. 2000. V. 181. P. 123–127.
3. Ilyin A.A., Golik S.S., Shmirko K.A. Absorption and emission characteristics of femtosecond laser plasma filaments in the air // Spectrochim. Acta. B. 2015. V. 112. P. 16–22.
4. Couairon A., Myzyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Rep. 2007. V. 441, N 2–4. P. 47–189.
5. Чекалин С.В., Кандидов В.П. От самофокусировки световых пучков к филаментации лазерных импульсов // Успехи физ. наук. 2013. Т. 183, № 2. С. 133–152.
6. Kandidov V.P., Kosareva O.G., Golubtsov I.S., Liu W., Becker A., Akozbek N., Bowden C.M., Chin S.L. Self-transformation of a powerful femtosecond laser pulse into a white-light laser pulse in bulk optical media (or supercontinuum generation) // Appl. Phys. B. 2003. V. 77, N 2–3. P. 149–166.
7. Woste L., Wedekind C., Wille H., Rairoux P., Stein B., Nikolov S., Werner Ch., Niedermeier S., Schillinger H., Sauerbrey R. Femtosecond atmospheric lamp // Laser Optoelektron. 1997. V. 29. P. 51–53.
8. Rodriguez M., Bourayou R., Méjean G., Kasparian J., Salmon J., Yu E., Scholz A., Stecklum B., Eislöffel J., Laux U., Hatzes A.P., Sauerbrey R., Wöste L., Wolf J.-P. Kilometer-range non-linear propagation of femtosecond laser pulses // Phys. Rev. E. 2004. V. 69. P. 036607-1–036607-7.
9. Ackermann R., Méchain G., Méjean G., Bourayou R., Rodriguez M., Stelmaszczyk K., Kasparian J., Salmon J., Yu E., Tzortzakis S., André Y.-B., Bourrillon J.-F., Tamin L., Cascelli J.-P., Campo C., Davoise C., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wöste L., Wolf J.-P. Influence of negative leader propagation on the triggering and guiding of high voltage discharges by laser filaments // Appl. Phys. B. 2006. V. 82. P. 561–566.
10. 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. P. 26836–26845.
11. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Mourou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air  //  Opt.  Lett.  1995.  V. 20,  iss. 1.  P. 73–75.
12. Nibbering E.T.J., Curley P.F., Grillon G., Prade B.S., Franco M.A., Salin F., Mysyrowicz A. Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air// Opt. Lett. V. 21, iss. 1. P. 62–64.
13. Lugovoi V.N., Prokhorov A.M. A possible explanation of the small-scale self-focusing filaments // JETP Lett. 1968. V. 7. P. 117–119.
14. Brodeur A., Chien C.Y., Ilkov F.A., Chin S.L., Kosareva O.G., Kandidov V.P. Moving focus in the propagation of ultrashort laser pulses in air // Opt. Lett. 1997. V. 22, iss. 5. P. 304–306.
15. Ciao R.Y., Garmiere E., Towens C.H. Self-trapping of optical beams // Phys. Rev. Lett. 1964. V. 13. P. 479–482.
16. Mlejnek M., Wright E.M., Moloney J.V. Dynamic spatial replenishment of femtosecond pulses propagating in air// Opt. Lett. 1998. V. 23. P. 382–384.
17. Lotti A., Couairon A., Faccio D., Di Trapani P. Energy-flux characterization of conical and space-time coupled wave packets // Phys. Rev. A. 2010. V. 81. P. 023810-1–023810-14.
18. Grow T.D., Ishaaya A.A., Vuong L.T., Gaeta A.L., Gavish N., Fibich G. Collapse dynamics of super-gaussian beams // Opt. Express. 2006. V. 14. P. 5468–5475.
19. Xi T.-T., Lu X., Zhang J. Spatiotemporal moving focus of long femtosecond-laser filaments in air // Phys. Rev. E. 2008. V. 78. P. 055401-1–055401-4.
20. Землянов А.А., Булыгин А.Д., Гейнц Ю.Э. Дифракционная оптика светового филамента, образованного при самофокусировке фемтосекундного лазерного импульса в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 10. С. 839–847; Zemlyanov A.A., Bulygin A.D., Geints Yu.E. Diffraction optics of a light filament generated during self-focusing of a femtosecond laser pulse in air // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 2. P. 97–105.
21. Землянов А.А., Булыгин А.Д., Гейнц Ю.Э. Энергетические световые структуры при филаментации фемтосекундного лазерного излучения в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26. № 5. С. 350–362; Zemlyanov A.A., Bulygin A.D., Geints Yu.E. Energy light structures during femtosecond laser radiation filamentation in air. To the 50th anniversary of the first paper about light self-focusing // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 6. P. 463–475.
22. Keller J.B. Geometrical theory of diffraction // J. Opt. Soc. Am. 1962. V. 52, iss. 2. P. 116–130.
23. Таланов В.И. О самофокусировке волновых пучков в нелинейных средах // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2. C. 218–222.
24. Раутиан С.Г. Квазилучевые трубки // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 87, № 3. С. 494–496.
25. Гершун. А.А. Избранные труды по фотометрии и светотехнике. М.: Физматгиз, 1958. 548 с.
26. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. Ring-Gaussian laser pulse filamentation in a self-induced diffraction waveguide // J. Opt. 2017. V. 19. P. 105502-1–105502-10.
27. Землянов А.А., Булыгин А.Д., Гейнц Ю.Э., Минина О.В. Динамика световых структур при филаментации ультракоротких лазерных импульсов в воздухе // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 5. С. 359–368; Zemlyanov A.A., Bulygin A.D., Geints Yu.E., Minina O.V. Dynamics of light structures during filamentationof femtosecond laser pulses in air // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 5. P. 395–404.
28. Siegman A.E. Defining and Measuring Laser Beam Quality // Solid State Lasers: New Developments and Applications. New York: Plenum Press, 1994. P. 13–28.
29. Geints Yu.E., Zemlyanov A.A. On the focusing limit of high-power femtosecond laser pulse propagation in air // Eur. Phys. J. D. 2009. V. 55. P. 745–754.