Генерация терагерцового излучения из плазмы оптического пробоя
Фемтосекундный филамент является источником импульсного терагерцового излучения, спектральный диапазон которого простирается от десятков гигагерц до десятков терагерц. Такое низкочастотное излучение имеет ряд приложений в спектроскопии, медицине, и в определенных условиях может даже заменить рентгеновское с точки зрения видения непрозрачных объектов. Фемтосекундный филамент, созданный на значительном расстоянии от лазерной системы, может стать удаленным источником терагерцового излучения. Существует несколько механизмов терагерцовой генерации при филаментации. Наибольшую энергию в терагерцовом импульсе обеспечивает двуцветный филамент, получающийся при смешении излучения основной (обычно на частоте 800 нм) и второй (400 нм) гармоник фемтосекундного излучения. Этот механизм терагерцовой генерации в значительной мере исследован нами. В настоящее время мы сконцентрировали свои усилия на изучении других механизмов терагерцовой генерации — одноцветной филаментации (только 800 нм) во внешнем электростатическом поле или в отсутствие такового.
В отличном согласии с экспериментом показана коническая структура частотно-углового распределения терагерцового излучения двуцветного филамента. Эксперимент выполнен в группе проф. А. П. Шкуринова, МГУ
V. A. Andreeva, O. G. Kosareva et al. Physical Review Letters 116, 063902 (2016)
V. A. Andreeva, O. G. Kosareva et al. Physical Review Letters 116, 063902 (2016)
Управление эффективностью генерации терагерцового излучения
Воспроизведена в численном моделировании и объяснена немонотонная по мощности накачки эффективность генерации терагерцового излучения, возникающая при варьировании длительности импульса. Эксперимент выполнен в Shanghai Jiao Tong University (Shanghai, China). Z. Zhang, N. Panov et al. Applied Physics Letters 113, 241103 (2018)
Предложен эксперимент, доказывающий генерацию в микроплазменном источнике компоненты ТГц излучения, распространяющейся противоположно направлению оптической накачки.
Эксперимент выполнен в группе чл.-корр. РАН, проф. С. В. Гарнова (Институт общей физики РАН, Москва)
A. A. Ushakov, N. A. Panov et al. Applied Physics Letters 114, 081102 (2019)
Эксперимент выполнен в группе чл.-корр. РАН, проф. С. В. Гарнова (Институт общей физики РАН, Москва)
A. A. Ushakov, N. A. Panov et al. Applied Physics Letters 114, 081102 (2019)
Публикации:
1. Solyankin P.M., Nikolaeva I.A., Angeluts A.A., Shipilo D.E., Minaev N.V., Panov N.A., Balakin A.V., Zhu Y., Kosareva O.G., Shkurinov A.P. “THz generation from laser-induced breakdown in pressurized molecular gases: on the way to terahertz remote sensing of the atmospheres of Mars and Venus”, New Journal of Physics 22, 013039 (2020).
2. Ushakov A.A., Panov N.A., Chizhov P.A., Shipilo D.E., Bukin V.V., Savel’ev A.B., Garnov S.V., Kosareva O.G. “Waveform, spectrum, and energy of backward terahertz emission from two-color femtosecond laser induced microplasma”, Applied Physics Letters 114, 081102 (2019).
3. Zhang Zh., Panov N., Andreeva V., Zhang Zh., Slepkov A., Shipilo D., Thomson M.D., Wang T.-J., Babushkin I., Demircan A., Morgner U., Chen Y., Kosareva O., Savel’ev A. “Optimum chirp for efficient terahertz generation from two-color femtosecond pulses in air”, Applied Physics Letters 113, 241103 (2018).
4. Ushakov A.A., Chizhov P.A., Andreeva V.A., Panov N.A., Shipilo D.E., Matoba M., Nemoto N., Kanda N., Konishi K., Bukin V.V., Kuwata-Gonokami M., Kosareva O.G., Garnov S.V., Savel’ev A.B. “Ring and unimodal angular-frequency distribution of THz emission from two-color femtosecond plasma spark”, Optics Express 26, 18202-18213 (2018).
5. Kosareva O., Esaulkov M., Panov N., Andreeva V., Shipilo D., Solyankin P., Demircan A., Babushkin I., Makarov V., Morgner U., Shkurinov A., Savel’ev A. “Polarization control of terahertz radiation from two-color femtosecond gas breakdown plasma”, Optics Letters 43, 90-93 (2018).
6. Andreeva V.A., Kosareva O.G., Panov N.A., Shipilo D.E., Solyankin P.M., Esaulkov M.N., González de Alaiza Martínez P., Shkurinov A.P., Makarov V.A., Bergé L., Chin S.L. “Ultrabroad terahertz spectrum generation from an air-based filament plasma”, Physical Review Letters 116, 063902 (2016).
7. Borodin A.V., Panov N.A., Kosareva O.G., Andreeva V.A., Esaulkov M.N., Makarov V.A., Shkurinov A.P., Chin S.L., Zhang X.-C. “Transformation of terahertz spectra emitted from dual-frequency femtosecond pulse interaction in gases”, Optics Letters 38, 1906-1908 (2013).
1. Solyankin P.M., Nikolaeva I.A., Angeluts A.A., Shipilo D.E., Minaev N.V., Panov N.A., Balakin A.V., Zhu Y., Kosareva O.G., Shkurinov A.P. “THz generation from laser-induced breakdown in pressurized molecular gases: on the way to terahertz remote sensing of the atmospheres of Mars and Venus”, New Journal of Physics 22, 013039 (2020).
2. Ushakov A.A., Panov N.A., Chizhov P.A., Shipilo D.E., Bukin V.V., Savel’ev A.B., Garnov S.V., Kosareva O.G. “Waveform, spectrum, and energy of backward terahertz emission from two-color femtosecond laser induced microplasma”, Applied Physics Letters 114, 081102 (2019).
3. Zhang Zh., Panov N., Andreeva V., Zhang Zh., Slepkov A., Shipilo D., Thomson M.D., Wang T.-J., Babushkin I., Demircan A., Morgner U., Chen Y., Kosareva O., Savel’ev A. “Optimum chirp for efficient terahertz generation from two-color femtosecond pulses in air”, Applied Physics Letters 113, 241103 (2018).
4. Ushakov A.A., Chizhov P.A., Andreeva V.A., Panov N.A., Shipilo D.E., Matoba M., Nemoto N., Kanda N., Konishi K., Bukin V.V., Kuwata-Gonokami M., Kosareva O.G., Garnov S.V., Savel’ev A.B. “Ring and unimodal angular-frequency distribution of THz emission from two-color femtosecond plasma spark”, Optics Express 26, 18202-18213 (2018).
5. Kosareva O., Esaulkov M., Panov N., Andreeva V., Shipilo D., Solyankin P., Demircan A., Babushkin I., Makarov V., Morgner U., Shkurinov A., Savel’ev A. “Polarization control of terahertz radiation from two-color femtosecond gas breakdown plasma”, Optics Letters 43, 90-93 (2018).
6. Andreeva V.A., Kosareva O.G., Panov N.A., Shipilo D.E., Solyankin P.M., Esaulkov M.N., González de Alaiza Martínez P., Shkurinov A.P., Makarov V.A., Bergé L., Chin S.L. “Ultrabroad terahertz spectrum generation from an air-based filament plasma”, Physical Review Letters 116, 063902 (2016).
7. Borodin A.V., Panov N.A., Kosareva O.G., Andreeva V.A., Esaulkov M.N., Makarov V.A., Shkurinov A.P., Chin S.L., Zhang X.-C. “Transformation of terahertz spectra emitted from dual-frequency femtosecond pulse interaction in gases”, Optics Letters 38, 1906-1908 (2013).