Генерация сверхсильных световых полей и взаимодействие мощного фемтосекундного излучения с веществом
Диссертация
Во-вторых, к этому времени оказались достаточно хорошо разработанными методы синхронизации лазерных мод, позволяющие концентрировать электромагнитную энергию в короткие временные интервалы — вплоть до фемтосекундного диапазона длительностей. Экспериментаторам удалось использовать для этой цели наименее инерционную электронную (керровскую) нелинейность самой лазерной среды. В литературе такой… Читать ещё >
Содержание
- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
- Введение, актуальность темы диссертации
- Цели диссертационной работы
- Научная новизна работы
- Научное и практическое значение работы
- Апробация работы
- Основное содержание работы 14 РАЗДЕЛ I. ГЕНЕРАЦИЯ СВЕРХКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ДИАПАЗОНА И МЕТОДЫ ИХ
- ДИАГНОСТИКИ [17,18,27,28,32]
- 1. 1. 10. -и фемтосекундный кольцевой лазер на корунде с титаном
- 1. 2. Восстановление амплитудных и фазовых характеристик сверхкороткого волнового пакета с помощью автокорреляционных методов
- 1. 3. Выводы 42 РАЗДЕЛ И. ТЕРАВАТТНЫЙ ФЕМТОСЕКУНДНЫЙ ТГБА ЛАЗЕРНЫЙ КОМПЛЕКС [1,2,4,11,14]
- 2. 1. Задающий генератор
- 2. 2. Стретчер
- 2. 3. Развязка Фарадея
- 2. 4. Регенеративный усилитель
- 2. 5. Усилители мощности
- 2. 6. Компрессор
- 2. 7. Система диагностики параметров фемтосекундных импульсов
- 2. 8. Выводы
- РАЗДЕЛ III. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЩНОГО ФЕМТОСЕКУНДНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ
- 3,4,6−13,15,16,19−26,29−32]
- 3. 1. Аксиконная фокусировка мощного фемтосекундного излучения в прозрачные диэлектрики
- 3. 1. 1. Расчет параметров каустики аксикона при фокусировке фемтосекундных импульсов
- 3. 1. 2. Экспериментальное исследование воздействия мощного фемтосекундного излучения на прозрачные диэлектрики при аксиконной фокусировке
- 3. 2. Преобразование спектра фемтосекундного излучения при лазерной ионизации газовой среды
- 3. 2. 1. Структура спектра 3-ей гармоники, возникающей при лазерной ионизации газов в свободном пространстве
- 3. 2. 2. Преобразование спектра основной частоты при лазерной ионизации в газонаполненном капилляре
- 3. 3. Выводы
- 3. 1. Аксиконная фокусировка мощного фемтосекундного излучения в прозрачные диэлектрики
Список литературы
- Схема фемтосекундного лазера со сложенным кольцевым резонатором 21
- Дисперсия групповой задержки в кольцевом резонаторе. Кривые 1, 2,3, — дисперсия, вносимая парой призм изготовленных из CaF2, SiO2 и LiF соответственно. Кривая 5 —суммарная дисперсия в резонаторе, содерэюащем призмы из LiF. 24
- Автокорреляционная функция интенсивности и спектральное распределение выходного излучения кольцевого фемтосекундного лазера. 26
- Выводы Таким образом, основные результаты данного
- Развязка Фарадея Фарадеевская развязка выполняет одновременно две задачи: 1 предотвращает задающий генератор от обратной реакции усилительной системы- 2 -направляет усиленное излучение после регенеративного усилителя в систему оконечных усилителей мощности. В ее состав входят оптический вентиль Фарадея на постоянных магнитах, поляризаторы и 48
- Компрессор Последним принципиально необходимым элементом тераваттного комплекса является устройство, осуществляющее восстановление временной формы исходного фемтосекундного импульса компрессор. Это устройство представляет собой линейную систему с сильной аномальной дисперсией. Для идеального восстановления исходной формы фемтосекундного импульса необходимо знать частотную зависимость 52
- Одноимпульсная автокорреляционная функция интенсивности выходного излучения системы (длительность 80 фс по лоренцевой аппроксимации, обозначенной пунктирной линией) при величине энергии в импульсе 80 мДж. 54
- Выводы Таким образом, основным результатом этого
- Схема фокусировки фемтосекундного импульса конической линзой. 60
- Остальные параметры в (3.1.1) брались близкими к эксперименту [11]: у5= 0.2рад, R 1 см- длина волны излучения Л=0.8мкм, характерный поперечный размер падающего пучка го=О.5 см. Продольное и поперечное распределения интенсивности на оси аксикона, нормированные на входную /о, приведены на рис. 3.2 и 3.3 соответственно. Как следует из этих рисунков, дисперсия материала аксикона начинает оказывать заметное влияние с длительностей примерно в 30 фс как для стекла К-8, так и КУ11. Максимальное значение интенсивности поля на 62
- Зависимость пиковой интенсивности в каустике аксикона от продольной координаты z/zf, где Zf R/[P (n-l)], для разных длительностей импульса т. Кривая для т 50фс практически совпадает с соответствующей зависимостью для непрерывного сигнала. 63
- Поперечное распределение интенсивности поля в каустике аксикона при z/zf 0.5 ит 10 и 50фс для аксикона из кварца и стекла К-8. 64
- Экспериментальное исследование воздействия мощного фемтосекундного излучения на прозрачные диэлектрики при аксиконной фокусировке Схема эксперимента по воздействию мощного фемтосекундного излучения на прозрачные диэлектрики при фокусировке конической линзой приведена на Рис. 3.
- Параметры фокусируемого излучения были 65
- Структура излучения прошедшего через образцы, изготовленные из различных материалов, при аксиконной фокусировке. Яркая точка в центре рисунка излучение основной частоты, прошедшее сквозь отверстие в центре аксикона, первое белое кольцо структура основного излучения, сформированная конической линзой- следующие цветные кольца образующиеся на выходе образца при возникновении плазменного канала в каустике. 68
- Преобразование спектра фемтосекундного излучения при лазерной ионизации газовой среды Первые эксперименты по воздействию фемтосекундного излучения с интенсивностью 1ОВт/см на инертные газы [50*, 51*] показали гармоник в спектре излучения, наличие большого числа нечетных выходящего из лазерной плазмы. Распределение интенсивности от номера гармоники п после быстрого начального спадания переходило в [50*] оно простиралось почти до п 100 и 72 протяженное плато. В работе
- Спектрально-пространственное распределение третьей гармоники для Аг. 11
- Источником мош, ного излучения служил разработанный нами фемтосекундный комплекс см.
- Следовательно, г| T|ITI2. ДЛЯ ОСНОВНОЙ МОДЫ Е Н Ц капилляра диаметром 100 мкм и длиной L 20 см, с которым было выполнено большинство экспериментов, величина т|2 е" (где у коэффициент затухания моды в 79
- Схема эксперимента. 80
- Эффективность возбуждения т]] определялась путем вычисления интеграла перекрытия экспериментально измеренного сфокусированного пучка в сечении, соответствующем входному торцу капилляра с поперечным распределением основной моды капилляра ЕНп. Оказалось, что в нашем случае величина т|2 0.
- Распределение спектральной интенсивности выходного излучения при различных значениях входной энергии в ионизирующем импульсе. В левой колонке (рисунки а, в, д) представлены спектры на оси выходного пучка, в правой (рис. б, г, е) спектры, усредненные по поперечному сечению пучка. Пунктирная кривая вакуумированный капилляр, сплошная кривая капилляр, заполненный аргоном. 85
- Спектр входного Рис. 3.
- Спектр входного ионизирующего импульса (пунктир) и ионизирующего импульса (пунктир) на выходе капилляра (сплошная и на выходе капилляра (сплошная входной линия), соответствующий входной линия), соответствующий интенсивности 4.3−10 Вт/см интенсивности 1.2−10 Вт/см 90
- Зависимость спектральной фазы от длины волны (пунктир) в спектре выходного излучения при начальной интенсивности 1.2−10 Вт/см Сплошной линией представлена аппроксимация этой зависимости полиномом третей степени. Штрих-пунктиром представлен начальный спектр лазерного импульса, сплошной жирной линией спектр выходного излучения. 91