2015: Протяженные лазерные филаменты в воздухе

Ученые физфака МГУ [Проф. Валерий Кандидов, доц. Святослав Шленов, к.ф.-м.н. Александр Дергачев (кафедра общей физики и волновых процессов)] совместно с группой проф. А.А. Ионина (лаборатория газовых лазеров ФИАН им. П.Н. Лебедева) предложили простой способ увеличения протяженности плазменных каналов фемтосекундных лазерных филаментов.

Распространение фемтосекундного лазерного излучения с высокой пиковой мощностью приводит к автолокализации светового поля с образованием тонкой протяженной световой нити – филамента. Высокая интенсивность в лазерном филаменте вызывает фотоионизацию среды и образование плазменного канала вслед за лазерным импульсом. Управление параметрами плазменных каналов – концентрацией плазмы и их длиной – важно для практических применений, таких как генерация широкополосного излучения в задачах удаленной спектроскопии, управление электрическими разрядами.

В оптических системах лазерный импульс проходит на своем пути большое количество прозрачных элементов, таких как окна кювет, вакуумных компрессоров, ослабители, светоделительные пластины, линзы. При высокой мощности излучения это приводит к нелинейным искажениям импульса. В численном моделировании, проведенном на кафедре общей физики и волновых процессов, показана возможность использования этих искажений для увеличения протяженности филаментов и плазменных каналов при филаментации в сфокусированных пучках в воздухе. Прохождение импульсом прозрачных оптических элементов приводит к смещению точки старта филамента и плазменного канала, положение конца области филаментации при этом практически не изменяется. Увеличение длины каналов было экспериментально подтверждено нашими коллегами из Физического института им. П.Н. Лебедева.

Численное моделирование было проведено с использованием ресурсов суперкомпьютеров «Чебышев» и «Ломоносов» МГУ.

Результаты данной работы опубликованы в статье: A.A. Dergachev, A.A. Ionin, V.P. Kandidov, D.V. Mokrousova, L.V. Seleznev, D.V. Sinitsyn, E.S. Sunchugasheva, S.A. Shlenov and A.P. Shustikova, “Effect of nonlinearity in the pass-through optics on femtosecond laser filament in air”, Laser Phys. Lett. 12, 015403 (2015).