Фемтосекундная оптика и физика сверхсильных оптических полей

Создан тераваттный фемтосекундный Ti:Sa лазерный комплекс, позволяющий получать лазерные импульсы с длительностью ~ 50 фс, энергией ~ 250 мДж и частотой повторения 10 Гц. На комплексе проведен широкий круг экспериментов, в том числе:

  • исследована модификация структуры прозрачных диэлектриков в полях сфокусированных фемтосекундных лазерных импульсов с целью изучения возможных приложений для микрообработки материалов; впервые продемонстрировано создание в объеме вещества микроструктур с аспектным отношением до 104 и диаметром около ~ 1 мкм, представляющих значительный интерес для интегральной оптики, мембранных технологий и т.д.;
  • при распространении интенсивного фемтосекундного лазерного излучения через газонаполненные диэлектрические капилляры получено уширение в несколько раз спектра ионизующего лазерного импульса; осуществлена его последующая временная компрессия до длительности около 30 фс, что открывает путь к генерации импульсов с малым числом периодов поля и с энергией более 1 мДж;
  • экспериментально продемонстрировано усиление ультракоротких лазерных импульсов при обратном рамановском рассеянии в газовой плазме, создаваемой в диэлектрическом капилляре. Достигнуты рекордно большие значения коэффициента усиления по спектральной интенсивности усиливаемого сигнала ~103 и по энергии выходного излучения ~102.
Рис. 1. Канал в кварце с диаметром около 1 мм и длиной 1 см, полученный при аксиконной фокусировке фемтосекундного импульса с энергией ~ 10 мДж.

(a) (b)
Рис. 2. (a) Спектр лазерного импульса с энергией 12 мДж на входе газонаполненного капилляра (черная линия) и на выходе (красная линия, 5 мДж).
(b) Автокорреляционная функция прошедшего через капилляр импульса до () и после () компрессии.

Рис. 3. Спектральная интенсивность затравочного импульса (a) и усиленного сигнала (b) в эксперименте по усилению лазерных импульсов при обратном рамановском рассеянии в плазме