Диссертация (1104782), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

3.5 е) при филаментации в плавленом кварце имеет, такназываемую, “Fish”-образную форму. Однако полный спектр импульса не умещается в областьдлин волн регистрируемых CCD-камерой, и экспериментально наблюдается только видимаяобласть спектра “Fish”-формы, который на рис. 3.5 е выделен пунктиром. Спектр S sim (, ) ,представленный на рис.3.5 г, получен из полного численного спектра (рис 3.5 е), выделением наоси длин волн диапазона, регистрируемого спектрометром (рис.

3.5 д) и преобразованием(2.30).Рис. 3.5. Частотно-угловой спектр импульса на длине волны λ0 = 1300 нм до рефокусировки. Длительностьизлучения на входе в среду τ0 = 80 фс, энергия W = 4.15 мкДж.а) Фотография плазменного канала филамента в образце. Размытая наклонная полоса- выходная грань клина;б) Экспериментально полученный частотно-угловой спектр конической эмиссии S exp (, ) ;в) Фотография колец конической эмиссии суперконтинуума;г) Численно полученный с учетом спектральной чувствительности и динамического диапазона ПЗС-матрицычастотно-угловой спектр конической эмиссии в логарифмическом масштабе S sim (, ) ;д) Численно полученный частотно-угловой спектр конической эмиссии в логарифмическом масштабе S num (, ) .Выделен регистрируемый в эксперименте диапазон длин волн;е) Численно полученный полный частотно-угловой спектрконическойэмиссиивлогарифмическоммасштабе S num (, ) .50Частотно-угловой спектр импульса с центральной длиной волны λ0 = 1900 нм в широкомдиапазоне длин волн S num (, ) (рис.

3.6 е) при филаментации в плавленом кварце имеет, такназываемую, О-образную форму. Спектр S sim (, ) , представленный на рис.3.6 г, получен израссчитанного численно спектра на рис 3.6 е выделением на оси длин волн диапазона,регистрируемого спектрометром (рис. 3.6 д) и преобразованием (2.30). Так как собственно Оформа спектра импульса лежит вне области длин волн, регистрируемых CCD-камерой, вэксперименте мы наблюдаем только коротковолновый "хвост" спектра в видимом диапазонедлинволн.Угловаярасходимостькомпонентконическойэмиссии,полученныеэкспериментально и численно, качественно близки в окрестности 550 нм.Ранее экспериментальная регистрация центральной части О-образной формы спектра вузком диапазоне длин волн от 1000 до 1100 нм была представлена авторами работы [180] прифиламентации в условиях аномальной дисперсии воды импульсов на длине волны λ0 = 1055 нм,длительностью τ0 = 1 пс, энергией W = 14.5мкДж.

Одновременно с исследованиями нашейгруппы, частотно-угловой спектр суперконтинуума в широкой полосе длин волн от 450 нм до4500 нм был зарегистрирован авторами работы [181] при филаментации в образцеалюмоиттриевого граната (YAG) импульсов на длине волны λ0 = 3.1 мкм, длительностьюτ0 = 85 фс, энергией W = 6.9 мкДж.Анализ частотно-угловых спектров в формате эксперимента, измеренных S exp (, ) ,полученныхчисленноS sim (, ) инайденныханалитическиSint erf (, )наосновеинтерференционной модели, приведен ниже для фемтосекундного излучения различных длинволн.51Рис.

3.6. Частотно-угловой спектр импульса на длине волны λ0 = 1900 нм до рефокусировки.Длительность излучения на входе в среду τ0 = 80 фс, энергия W = 12.5 мкДж.а) Фотография плазменного канала филамента в образце. Размытая наклонная полоса- выходная граньклина;б) Экспериментально полученный частотно-угловой спектр конической эмиссии S exp (, ) ;в) Фотография колец конической эмиссии суперконтинуума;г) Численно полученный с учетом спектральной чувствительности и динамического диапазона ПЗСматрицы частотно-угловой спектр конической эмиссии в логарифмическом масштабе S sim (, ) ;д) Численно полученный частотно-угловой спектр конической эмиссии в логарифмическоммасштабе S num (, ) .

Выделен регистрируемый в эксперименте диапазон длин волн;е) Численно полученный полный частотно-угловой спектр конической эмиссии в логарифмическоммасштабе S num (, ) .523.3 ЧАСТОТНО-УГЛОВОЙ СПЕКТР СУПЕРКОНТИНУУМА ПРИФИЛАМЕНТАЦИИ В УСЛОВИЯХ НОРМАЛЬНОЙ ДИСПЕРСИИГРУППОВОЙ СКОРОСТИ3.3.1 ДЛИНА ВОЛНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ 800 НМВ лабораторном эксперименте на стенде ЦКП ИС РАН использовались импульсы спараметрами: длина волны λ0 = 800 нм длительность импульсов τFWHM = 40 фс, радиус вперетяжке a0 = 70 мкм по уровню e 1 , энергия импульсов W = 1.4мкДж, что соответствуетпиковой мощности P0  10Pcr .

Старт филамента при рассматриваемых параметрах излученияпроисходит на расстоянии z f  1 см от входной грани клиновидного образца. Когда длинаизлучающей области филамента l  1.5 мм (рис.3.7 а), коническая эмиссия на экранепредставляет собой белое пятно, окруженное непрерывными радужными кольцами, цветкоторых монотонно сдвигается в фиолетовую область с увеличением радиуса кольца(рис.

3.7 б).Наэкспериментальнополученномраспределенииспектральныхкомпонентинтенсивности на плоскости «угол расходимости-длина волны» S exp (, )видно, чтофиламентация вызвала сверхуширение спектра импульса (рис. 3.7 д). Его спектральная полосаувеличилась до 150 нм по уровню e 1 при начальной ширине 20 нм. В дальней зонесформировалось непрерывно расходящееся по углу излучение конической эмиссии, котороеимеет вид радужных колец на рис 3.7 б. При этом, радиус колец увеличивается с уменьшениемдлины волны широкополосного излучения.

Как в экспериментальном спектре S exp (, ) , так и вчисленном S sim (, ) и аналитическом Sinterf (, ) , расходящееся излучение КЭ имеет вид"крыльев" на плоскости «угол - длина волны» (рис. 3.7 д,ж,и). При этом, слабо видна тонкаяструктура спектра в виде локальных максимумов по углу, которая возникает приинтерференции излучения протяженного источника в филаменте конечной длины.Далее, перемещением кварцевого клина в плоскости, перпендикулярной направлениюраспространения излучения, увеличивалась длина нелинейно-оптического взаимодействиялазерного излучения в образце. При прохождении излучения расстояния, достаточного для егорефокусировки, формировалась цепочка из двух последовательных плазменных каналов53(рис.

3.7 в). При этом расстояние от входной грани клина до старта филамента оставалосьнеизменным.Рис. 3.7. Частотно-угловой спектр импульса на длине волны λ0 = 800 нм до (левая колонка) и после(правая колонка) рефокусировки.а),в) фотографии плазменного канала филамента в образце. Размытая белая наклонная полоса- входнаягрань клина;б),г) фотографии колец конической эмиссии суперконтинуума;д),е) экспериментальнополученныечастотно-угловыеспектрыконическойэмиссии S exp (, ) ;ж),з) численно полученные частотно-угловые спектры конической эмиссии в логарифмическоммасштабе S sim (, ) с учетом спектральной чувствительности и динамического диапазона ПЗСматрицы;и),к) аналитически рассчитанные частотно-угловые спектры конической эмиссии в логарифмическоммасштабе Sint erf (, ) с учетом спектральной чувствительности и динамического диапазона ПЗСматрицы.На экспериментально полученном распределении спектральных компонент излученияS exp (, ) (рис.3.7 е) видно появление модуляции как по длине волны, так и по углу.

Модуляциярасходящегося по углу излучения соответствует распаду ранее непрерывных колец конической54эмиссии (рис. 3.7 б) на дискретные кольца, разделенные четкими интерференционнымиминимумами (рис. 3.7 г). Более детально, появившаяся в результате рефокусировки, модуляциявидна на полученном численно и преобразованном по (2.30) частотно-угловом спектреS sim (, ) (рис 3.7 з).

Модуляция частотно-углового спектра суперконтинуума обусловленаинтерференцией излучения от двух соосных излучающих областей, что подтверждаетизображение аналитически рассчитанного в рамках интерференционной модели (2.42)частотно-углового спектра S interf (, ) (рис. 3.7 к).Из рисунка 3.7 видно хорошее согласие спектров, полученных в лабораторном ичисленном экспериментах, и при аналитическом расчете, что является подтверждениемвыводов,сформулированныхприфизическоманализерезультатовматематическогомоделирования.3.3.2 ИЗЛУЧЕНИЕ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ 400 НМДля более детального анализа формы частотно-угловых спектров суперконтинуума прифиламентации излучения в условиях нормальной ДГС исследованы импульсы на длине волныλ0 = 400 нм.

Эксперименты проводились с излучением длительностью τFWHM = 90 фс, срадиусом a0 = 50 мкм и энергией W = 1.1 мкДж.При одной протяженной излучающей области в филаменте частотно-угловой спектримпульса значительно уширяется, формируется непрерывное по углу излучение коническойэмиссии (рис. 3.8 а). Частотно-угловой спектр суперконтинуума при филаментации импульса надлине волны λ0 = 400 нм, которая лежит в области нормальной ДГС далеко от области нулевойДГС, представляет собой ярко выраженную суперпозицию двух Х-образных форм (рис.

Характеристики

Список файлов диссертации