Вихревые пучки фемтосекундного излучения в нелинейных средах
Самофокусировка пучков специального вида – кольцевых оптических вихрей с фазовой дислокацией на оси, происходит особенным образом: спиральная фаза (при обходе вокруг оси фаза испытывает скачки кратные π) препятствует концентрации энергии излучения на оси пучка. В этом случае в среде с аномальной дисперсией групповой скорости в нелинейном фокусе возможно образование высокоинтенсивных кольцевых структур или кольцевых световых пуль (Рис. 1).
Рис. 1 Схематичное изображение кольцевой световой пули (а) и ее волнового фронта при самофокусировке излучения (б). В центре геликоидальной поверхности волнового фронта отчетлива видна обусловленная самофокусировкой выпуклость
Характерной особенностью частотно-углового спектра оптического вихря в нелинейной среде является наличие темных горизонтальных полос, связанных с резким уменьшением интенсивности излучения под определенными углами, включая нулевой угол, соответствующий направлению распространения импульса. Эти полосы наблюдаются как в основной части спектра в окрестности центральной длины волны, так и в стоксовой и антистоксовой полосах, появляющихся в процессе самовоздействия (Рис. 2). Они свидетельствуют о том, что формируется пространственная структура излучения в виде вложенных друг в друга конусов.
Рис. 2 Частотно-угловой спектр суперконтинуума филамента оптического вихря в ИК диапазоне в плавленом кварце.
Распространяющийся в нелинейной среде вихревой пучок, в общем случае, оставляет за собой след в виде плазменного канала и вызывает модификацию материала. Типичная протяженность одиночных каналов во фторидах составляет величину около 300 мкм при диаметре несколько микрон. Рассматриваемые пучки представляют интерес для фундаментальной физики и могут рассматриваться как основа новых лазерных технологий и приложений, связанных с передачей световой энергии высокой поверхностной плотности на большие расстояния и формированием каналов модификации вещества в прозрачных диэлектриках.
Публикации:
1. С.А. Шленов, Е.В. Васильев, С.В. Чекалин, В.О. Компанец, Р.В. Скиданов. Спектральное уширение фемтосекундных оптических вихрей при филаментации в плавленом кварце в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. // ЖЭТФ, т. 159(3), 1-9 (2021).
2. Е.В. Васильев, С.А. Шленов, В.П. Кандидов. Annular light bullets of a femtosecond optical vortex in a medium with anomalous group velocity dispersion. // Laser Physics Letters, v. 15, 115402–115407 (2018).
3. Е.В. Васильев, В.П. Кандидов, В.О. Компанец, С.В. Чекалин, С.А. Шленов. Формирование кольцевых световых пуль в вихревом пучке фемтосекундного излучения. // Известия РАН, серия физическая, т. 83(12), 1602–1608 (2019).
4. Е. В. Васильев, С. А. Шленов, В. П. Кандидов. Многофокусная структура излучения при фемтосекундной филаментации оптического вихря в среде с аномальной дисперсией групповой скорости. // Оптика и спектроскопия, т. 126(1), 24–31 (2019).
1. С.А. Шленов, Е.В. Васильев, С.В. Чекалин, В.О. Компанец, Р.В. Скиданов. Спектральное уширение фемтосекундных оптических вихрей при филаментации в плавленом кварце в условиях аномальной дисперсии групповой скорости. // ЖЭТФ, т. 159(3), 1-9 (2021).
2. Е.В. Васильев, С.А. Шленов, В.П. Кандидов. Annular light bullets of a femtosecond optical vortex in a medium with anomalous group velocity dispersion. // Laser Physics Letters, v. 15, 115402–115407 (2018).
3. Е.В. Васильев, В.П. Кандидов, В.О. Компанец, С.В. Чекалин, С.А. Шленов. Формирование кольцевых световых пуль в вихревом пучке фемтосекундного излучения. // Известия РАН, серия физическая, т. 83(12), 1602–1608 (2019).
4. Е. В. Васильев, С. А. Шленов, В. П. Кандидов. Многофокусная структура излучения при фемтосекундной филаментации оптического вихря в среде с аномальной дисперсией групповой скорости. // Оптика и спектроскопия, т. 126(1), 24–31 (2019).