2015: “Отпечатки пальцев” ИК лазерного суперфиламента в воде на микросекундах
Физики МГУ исследовали динамику множественных кавитационных пузырей, возбужденных фемтосекундным лазерным суперфиламентом, и разработали способы их управления с помощью энергии лазерного импульса и внешней фокусировки.
В работе впервые продемонстрирован инновационный метод управления динамикой кавитационных пузырей, возбужденных распределенным лазерно-плазменным источником – филаментом. Острая фокусировка и многократное превышение над критической мощностью самофокусировки позволяют достигать высоких интенсивностей (~1014Вт/см2) на оси на расстояниях, многократно превышающих длину перетяжки лазерного излучения. Это создает эффективные условия для доставки энергии и делает возможным прецизионное «шоковое» воздействие на среду. Благодаря тому, что энергия и соответственно размер кавитационного пузыря зависят от концентрации электронов вдоль оси филамента, управление энергией лазерного импульса, параметрами фокусировки и внесенными в оптическую схему аберрациями позволяет создавать заданные профили давления, а также показатели преломления внутри среды, что может найти применения в фемтотехнологиях.
В работе также показано, как аберрации, возникающие при острой фокусировке излучения в объем конденсированной среды, могут играть не только отрицательную роль – уменьшается пространственное разрешение, создаются дополнительные аберрационные максимумы и т.д., но и положительную – для создания заданного расположения и формы кавитационных пузырей, что ведет к эффективному энергообмену между ними и созданию хорошо управляемых направленных струй на конечных этапах эволюции кавитационных пузырей.
Для выполнения работ был использован уникальный комплект инженерного оборудования, закупленный по программе развития МГУ. Исследования были опубликованы в статье: F.V. Potemkin and E.I. Mareev, “Dynamics of multiple bubbles, excited by a femtosecond filament in water”, Laser Phys. Lett. 12, 015405 (2015).