Световые пули в прозрачных диэлектриках

Световая пуля с высокой плотностью энергии лазерного излучения формируется при филаментации фемтосекундного излучения в объеме прозрачной диэлектрической среды. Ее образование является результатом одновременной и согласованной компрессии лазерного излучения в пространстве вследствие керровской самофокусировки и во времени вследствие нелинейной самомодуляции фазы светового поля в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. Длительность световой пули составляет один-два периода оптических осцилляций, ее диаметр – несколько длин волн. В сильном световом поле, интенсивность которого в пуле превышает 1013Вт/см2, происходит генерация в среде низкотемпературной лазерной плазмы, абберационная дефокусировка в которой, вызывает резкое падение интенсивности на заднем фронте световой пули. Световое поле с сильным градиентом интенсивности во времени является источником широкополосного суперконтинуума. В импульсе, мощность которого превышает критическую мощность самофокусировки, образуется в филаменте последовательность световых пуль. Световые пули регистрируются по характерному красно-розовому свечению рекомбинации носителей в низкотемпературной лазерной плазме, наведенной ее интенсивным световым полем, по светящимся трекам рассеянного излучения суперконтинуума, которое генерирует пуля, и по энергии суперконтинуума в видимой полосе.

Световая пуля является самоформирующимся жестким помехоустойчивым образованием, параметры которого определяются нелинейными и дисперсионными свойствами среды, и не зависят от параметров действующего импульса. Динамика формирования световых пуль не зависит от пространственного и временного распределения амплитуды и фазы светового поля в фемтосекундном излучении, создающего филамент. Каждая световая пуля последовательности выбрасывает энергию видимого суперконтинуума равной величины. Последовательность световых пуль образуется как в спектрально ограниченном импульсе, так и в импульсе с положительной и отрицательной модуляцией фазы, как в коллимированном пучке, так и в пучке, сфокусированном линзой или аксиконом.
Схематическое изображение трансформации фемтосекундного излучения в световую пулю ​
Обзоры:
  1. В.П.Кандидов, С.А.Шленов, О.Г.Косарева. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения // Квантовая электроника, т.39, №3, с.205-228, (2009)
  2. С.В.Чекалин, В.П.Кандидов От самофокусировки световых пучков — к филаментации лазерных импульсов // Успехи физических наук, том 183, №2, стр. 133- 152, (2013)
  3. С. В. Чекалин, В. О. Компанец, А. Е. Дормидонов, В. П. Кандидов Динамика световых пуль в однородных диэлектриках // Успехи физических наук. Т. 189, №3, (2019)
Публикации:
  1. Е. Д. Залозная, В. О. Компанец, А. Е. Дормидонов, С.В.Чекалин, В.П.Кандидов Параметр подобия процесса образования световых пуль среднего ИК диапазона // Квантовая электроника, Т. 48, № 4, С. 366–371, (2018).
  2. С.В.Чекалин, В.О.Компанец, А.Е.Дормидонов, Е.Д.Залозная, В.П.Кандидов Спектр суперконтинуума при филаментации лазерных импульсов в условиях сильной и слабой аномальной дисперсии групповой скорости в прозрачных диэлектриках // Квантовая электроника, 47, 252-258, (2017)
  3. S V Chekalin, V O Kompanets, A V Kuznetsov, A E Dormidonov, V P Kandidov Regular “breathing” of a near-single-cycle light bullet in Mid-IR filament // Laser Phys. Lett. 13 (2016) 065401 (5pp)
  4. A. E. Dormidonov, V.O.Kompanets, S.V. Chekalin, V.P. Kandidov Giantically blue-shifted visible light in femtosecond mid-IR filament in fluorides // Opt. Express 23, 29202-29210 (2015).
  5. S. Chekalin, A. Dokukina, A. Dormidonov, V. Kompanets E. Smetanina V. Kandidov Light bullets from a femtosecond filament // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. Vol. 48, P. 094008–094008+12. (2015)
  6. Smetanina E.O., Kompanets V.O., Dormidonov A.E., Chekalin S.V., Kandidov V.P. Light bullets from near-IR filament in fused silica // Laser Physics Letters, v.10, no 10, 105401-105407, (2013)
  7. С.В.Чекалин, В.О.Компанец, Е.О.Сметанина, В.П.Кандидов «Световые пули и спектр суперконтинуума при филаментации фемтосекундного импульса в условиях аномальной дисперсии в плавленом кварце» // Квантовая электроника 43. №4, 326-331 (2013)
  8. E. O. Smetanina, V. O. Kompanets, S. V. Chekalin, A. E. Dormidonov, and V. P. Kandidov, “Anti-Stokes wing of femtosecond laser filament supercontinuum in fused silica”// Optics Letters Vol. 38, No. 1, p. 16-18 (2013)