Взаимодействие остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения с воздушной, жидкой и жидкокапельной средами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Быкова, Елена Евгеньевна

• Быкова, Елена Евгеньевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Быкова, Елена Евгеньевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I ФИЛАМЕНТАЦИЯ СФОКУСИРОВАННОГО

УЛЬТРАКОРОТКОГО ИМПУЛЬСА Т1:8АРРНШЕ ЛАЗЕРА НА

ДВУХ ГАРМОНИКАХ В ВОЗДУХЕ

1.1 Влияние мощности импульса ТкЗаррЫге лазера на двух

гармониках на пространственные характеристики филаментов

1.1.1 Методика и результаты экспериментов

1.1.2 Интерпретация экспериментальных данных

1.2 Влияние размера апертуры светового пучка на пространственные характеристики области филаментации мощного остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения

в воздухе

1.2.1 Схема и методика эксперимента

1.2.2 Пространственные характеристики области филаментации для различных размеров пучков

1.2.3 Интерпретация экспериментальных данных по пространственным характеристикам области филаментации в зависимости от

диаметра лазерного пучка

Выводы по первой главе

ГЛАВА II ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С КАПЕЛЬНЫМИ СРЕДАМИ

2.1 Схема и методика проведения экспериментов по исследованию взаимодействия ультракоротких лазерных импульсов

с одиночными каплями миллиметровых размеров

2.2 Испарение и взрывное вскипание водных капель под действием мощного фемтосекундного лазерного излучения

2.3 Спектральные характеристики свечения капель в поле мощных фемтосекундных лазерных импульсов

2.4 Свечение морского аэрозоля под действием ультракоротких импульсов Ti:Sapphire лазера на первой и второй гармониках

Выводы по второй главе

ГЛАВА III ФИЛАМЕНТАЦИЯ УЛЬТРАКОРОТКИХ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ С ДЛИНАМИ ВОЛН 800 И 400 НМ В СПЛОШНЫХ ЖИДКИХ СРЕДАХ

3.1 Методика проведения экспериментов по исследованию трансформации пространственных и спектральных характеристик лазерных импульсов при их филаментации в сплошных жидких

средах

3.2 Результаты экспериментов по исследованию трансформации пространственных и спектральных характеристик лазерных импульсов при их филаментации в жидких средах

Выводы по третьей главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Взаимодействие остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения с воздушной, жидкой и жидкокапельной средами»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие нового перспективного направления лазерной физики - оптики ультракоротких лазерных импульсов - стимулировало широкий фронт исследований в области взаимодействия лазерного излучения с различными средами. В середине XX в. были достигнуты параметры лазерных импульсов, позволяющие проводить исследования самофокусировки и филаментации в воздухе, что представляет значительный интерес для задач атмосферной оптики. К настоящему времени достигнуты мощности излучения, при которых становится возможной реализация на протяженных атмосферных трассах таких нелинейно-оптических эффектов, как филаментация лазерного пучка, генерация суперкоптинуального свечения, неупругое рассеяние на аэрозолях, генерация высших гармоник и т.д. Возникла необходимость изучения взаимодействия такого излучения с газовыми, жидкими и аэрозольными средами для создания количественных моделей реализуемых эффектов, а также возможностей их использования в задачах атмосферной оптики и оптики океана. Среди них следует отметить проводку молниевых разрядов по заданной траектории, многочастотное зондирование параметров атмосферы, диагностику воздуха и воды на основе лазерной индуцированной плазмы и т.д. Особое место занимает задача управления положением и пространственными характеристиками области филаментации, которые, в основном, и определяют трансформацию пространственных и спектральных характеристик лазерных пучков при филаментации. Одним из наиболее эффективных способов такого управления являются фокусировка пучка и изменение его апертуры. Проведение экспериментов, направленных на установление количественных связей между исходными характеристиками излучения и наведенными при филаментации свойствами атмосферного канала распространения, несомненно, актуально в настоящее время.

Цель и задачи исследования

Целыо работы является установление количественных связей параметров сфокусированных мощных лазерных импульсов с пространственными характеристиками области филаментации и спектрами свечения жидких и жидкокапельных сред для задач нелинейной фемтосекундной оптики атмосферы.

Для достижения поставленной цели экспериментально исследовались:

- пространственные характеристики области филаментации сфокусированных ультракоротких лазерных импульсов в воздухе в зависимости от длины волны, энергии, мощности, интенсивности импульса, а также начального размера пучка;

- трансформация спектральных характеристик сфокусированных ультракоротких лазерных импульсов в воздухе;

- свечение капельных сред в поле ультракоротких лазерных импульсов в зависимости от мощности излучения и размера капель;

- свечение области филаментации при распространении в сплошных жидких средах в зависимости от мощности импульса, вида жидкости, угла приема светового сигнала.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Длина области филаментации остросфокусированных лазерных пучков является инвариантной к изменению его диаметра при условии равенства начальных интенсивностей. Указанная закономерность связана с преобладанием геометрической фокусировки над керровской самофокусировкой пучка в процессе формирования филамента.

2. Под воздействием импульсно-периодического фемтосекундного лазерного излучения миллиметровые оптически прозрачные капли взрывообразно вскипают в зонах максимума оптического поля и испаряются с выбросом части своей массы в виде пара и жидких фрагментов с теневой и освещенной полусфер. Причиной такого эффекта является фазовый переход жидкости в пар в местах локализации зон плазмообразования внутри капли.

3. Широкомасштабное изменение спектра ультракороткого лазерного импульса при его рассеянии на миллиметровой водной капле обусловлено самомодуляцией фазы излучения вследствие эффекта Керра и плазмообразования.

4. При облучении жидкокапельного морского аэрозоля первой гармоникой ТкБаррЫге лазера с мощностью импульса >50 ГВт регистрируется свечение линии натрия на 589 нм, при облучении второй гармоникой наблюдается свечение в видимой области

спектра с максимумом на 460-470 им, связанное с флуоресценцией растворенных в

морской воде органических веществ.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается: методической проработкой регистрации и обработки оптических сигналов; корректным учетом возможных методических и экспериментальных ошибок; использованием в качестве приемников оптических сигналов сертифицированных датчиков, а в качестве компонент регистрирующего оборудования - метрологически поверенных приборов; статистической обеспеченностью получаемых данных, их повторяемостью и соответствием аналогичным результатам, полученным другими исследователями; совпадением результатов, полученных в настоящей работе при использованием независимых экспериментальных методик, совпадением результатов, полученных в настоящей работе с результатами других работ для частных случаев совпадения условий экспериментов; соответствием полученных экспериментальных данных результатам модельных теоретических расчетов, проведенных другими авторами.

Научная новизна результатов

Впервые обнаружена качественно новая закономерность, заключающаяся в инвариантности наблюдаемой длины области свечения (филаментации) по отношению к диаметру пучка при условии одинаковой пиковой интенсивности. Указанная закономерность не следует из формул стационарной теории самофокусировки коллимированного или слабо сфокусированного излучения и объясняется преимущественно линейным характером поперечного сжатия светового пучка до нелинейного фокуса.

Впервые установлено, что в поле ультракороткого светового излучения миллиметровые оптически прозрачные капли испаряются и вскипают с выбросом части своей массы в виде пара и жидких фрагментов. Это вскипание носит взрывной характер и при продолжительном действии излучения охватывает большую часть объема жидкой частицы. Причиной взрывной фрагментации является фазовый переход жидкости в местах локализации зон плазмообразования внутри капли. Эти зоны, в свою очередь, могут

возникать в жидкости при ее ультракоротком лазерном облучении в результате многофотонной ионизации молекул, поддержанной эффектом фокусировки оптического поля сферической поверхностью капли.

Причиной широкомасштабного изменения спектра лазерного импульса при его рассеянии на миллиметровой водной капле является самомодуляция фазы излучения вследствие оптической нелинейности жидкости за счет эффекта Керра и плазмообразования. По отношению к центральной длине волны спектральное уширение протекает достаточно симметрично в области коротких и длинных волн, что свидетельствует о преобладающей роли в процессе спектральных трансформаций излучения эффекта Керра. Вклад «плазменной» составляющей в нелинейную поляризуемость воды и, следовательно, в фазовую самомодуляцию лазерного импульса выражен значительно слабее, а наличие очагов оптического пробоя жидкости проявляется в основном в появлении широкополосного и практически изотропного свечения капли в видимой области спектра. Увеличение размера водной частицы при прочих равных условиях сопровождается дополнительным уширением спектра наблюдаемого рассеянного излучения.

При облучении микрометрового морского аэрозоля в свободном пространстве первой гармоникой Ti:Sapphire лазера с энергией в импульсе более 50 ГВт регистрируется свечение линии натрия, при облучении второй гармоникой наблюдается свечение в видимой области спектра, связанное с флуоресценцией растворенных в морской воде органических веществ.

При филаментации на первой и второй гармониках происходит уширение спектра исходного импульса, связанное с фазовой самомодуляцией, при этом для первой гармоники наблюдается смещение центра тяжести и максимума спектра в коротковолновую область, связанное с плазменной нелинейностью {blue shift), а для второй гармоники в длинноволновую область {red shift). Уширение спектра лазерных импульсов при одинаковой мощности в воде больше, чем при филаментации в воздухе.

В спектре филамента, формируемого первой гармоникой (800 им) в воде, при измерениях под углом 90° в стоксовой области относительно лазерного импульса

регистрируется первая положительная система молекулярного азота, позволяющая оценить температуру плазмы 4000-5000 К.

При филаментации импульсов на второй гармонике в дистиллированной воде наблюдается свечение с максимумом в области 464 им, связанное с комбинационным рассеянием на валентных колебаниях молекул воды.

Научная и практическая значимость

Результаты, полученные в работе, расширяют и углубляют представления о физике процесса филаментации сфокусированных ультракоротких лазерных импульсов. Полученные количественные экспериментальные данные о трансформации пространственных и спектральных характеристик сфокусированных ультракоротких лазерных импульсов при распространении в газовых, жидких и аэрозольных средах в условиях острой внешней фокусировки, в зависимости от длины волны, энергии, мощности интенсивности импульса, а также начального размера пучка, позволяют уточнить теоретические модели взаимодействия мощных импульсов с веществом атмосферы. Материалы, представленные в диссертации, использовались при выполнении государственных контрактов № 02.438.11.7018, 02.740.11.0083, интеграционных проектов Президиума СО РАН №81, 67; работа поддерживалась грантами Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашения 8381, 8884), РФФИ № 09-05-00738а, 12-05-00716, 12-02-31714мол_а, Программой фундаментальных исследований Президиума РАН №13, Программой 8.1 ОФН РАН.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались на 10-й Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых «ВНКСФ-10», Москва, 2004; IV, V, VII, VIII, X Международных Школах «Физика окружающей среды», Томск, 2004, 2006, 2010, 2012, Красноярск, 2008; VII Международной школе-семинаре молодых ученых «Актуальные проблемы физики, технологий и инновационного развития», Томск, 2005; IV, V Международных конференциях молодых ученых и специалистов «0птика-2005», Санкт-Петербург, 2005, 2007; XII-XVIII Международных симпозиумах «Оптика

атмосферы и океана. Физика атмосферы», Томск, 2005, 2006, 2009, 2011, Бурятия, 2007, Красноярск, 2008, Иркутск, 2012; XV Symposium on High Resolution Molecular Spectroscopy, Nizhny Novgorod, 2006; IV, V, VI Международных конференциях «Фундаментальные проблемы оптики», Санкт-Петербург, 2006, 2008, 2010; IX Международном симпозиуме по фотонному эхо и когерентной спектроскопии «ФЭКС-2009», Казань, 2009; 13, 14 Международных молодежных научных школах «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия», Казань, 2009, 2011; IV Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии», Томск, 2009; International Conference "ICONO/LAT-2010", Kazan, 2010; XXIII Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн», Йошкар-Ола, 2011; XVII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», Томск, 2011; X International Conference "AMPL-2011", Tomsk, 2011; 4-й Международной научно-практической конференции «АПР-2012», Томск, 2012; 50-й юбилейной международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс», Новосибирск, 2012.

Материалы диссертации изложены в 64 научных работах, в том числе 30 статьях, из них 13 в журналах, входящих в перечень ВАК.

Личный вклад автора

Автор диссертации принимал участие в подготовке и выполнении экспериментальных работ, обработке экспериментальных данных, интерпретации полученных результатов. Обсуждение и написание статьей и тезисов докладов выполнено в соавторстве при его непосредственном участии. Вошедшие в диссертацию результаты отражают итоги исследований, проведенных автором в ИОА СО РАН совместно с сотрудниками лаборатории нелинейно-оптических взаимодействий.

На разных этапах исследований при решении различных задач автор работал в коллективе сотрудников лаборатории нелинейно-оптических взаимодействий ИОА СО РАН под руководством д.ф.-м.н., профессора A.A. Землянова, а также с коллективами других организаций. Интерпретация результатов проводилась совместно с A.M. Кабановым, A.A. Земляновым и Ю.Э. Гейнцем (ИОА СО РАН). Теоретические и

численные расчеты, приведенные в работе для сравнения с экспериментальными данными, проводились A.A. Земляновым и Ю.Э. Гейнцем. Экспериментальные исследования взаимодействия мощного излучения Ti:Sapphire лазера с различными средами выполнялись совместно с A.M. Кабановым, Д.В. Апексимовым, В.К. Ошлаковым (ИОА СО РАН), С.С. Голиком (ДВФУ), A.A. Ильиным, Е.Б. Соколовой (ИАПУ ДВО РАН).

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы, содержащего 108 библиографических ссылок. Общий объем диссертации составляет 118 страниц. Работа содержит 59 рисунков.

Во введении обоснована актуальность темы исследования и проанализировано современное состояние данной тематики. Сформулированы цель и задачи работы, приведено краткое описание материала диссертации, обсуждена научная и практическая значимость представляемого материала.

В первой главе представлен анализ современного состояния проблемы фемтосекундной нелинейной оптики атмосферы и океана. Изложена методика проведения экспериментальных исследований пространственных характеристик области филаментации сфокусированных лазерных импульсов фемтосекундной длительности, таких как длина филамента, дистанция нелинейной самофокусировки, диаметр области филаментации. Представлены результаты измерений указанных параметров в зависимости от энергии, мощности, интенсивности лазерного импульса, начального диаметра пучка для двух гармоник Ti:Sapphire лазера. Проведен анализ и интерпретация полученных результатов.

Во второй главе представлены методика и результаты исследования взаимодействия гигаваттных импульсов на двух гармониках Ti:Sapphire лазера при взаимодействии с каплями различного размера. Исследован режим взрывного вскипания капель при термализации свободных электронов плазмы, сформированной в горячих точках крупных, прозрачных для длин волн воздействующего лазерного излучения, водных капель. Представлены полученные зависимости трансформации спектра лазерного излучения от размера облучаемых водных капель и мощности лазерных импульсов с длинами волн 400 и

и

800 нм. Исследован спектр эмиссионного свечения аэрозоля, состоящего из частиц морской воды.

В третьей главе представлены методика и результаты исследования филаментации фемтосекундных лазерных импульсов с длинами волн 400 и 800 нм в жидких средах, таких как дистиллированная вода, морская вода, глицерин, вода с добавлением наночастиц. Исследованы трансформация спектра филаментированного лазерного излучения и спектры свечения жидкости, возбужденной лазерным импульсом.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

ГЛАВА I ФИЛАМЕНТАЦИЯ СФОКУСИРОВАННОГО

УЛЬТРАКОРОТКОГО ИМПУЛЬСА TI:SAPPHIRE ЛАЗЕРА НА ДВУХ ГАРМОНИКАХ В ВОЗДУХЕ

Самофокусировка мощных ультракоротких импульсов лазерного излучения относится к числу физических явлений, в которых наиболее ярко проявляется оптическая нелинейность среды, и приводит к целой гамме эффектов, таких как филаментация пучка [1, 2], плазмообразование [3], коническая эмиссия [4], генерация суперконтинуума [5], эмиссия волн в терагерцовом диапазоне [6]. Самофокусировка излучения является основной физической причиной формирования протяженных световых нитей - филаментов. Явление самофокусировки электромагнитных волн в общей форме было предсказано в 1962 г. в Москве в Физическом институте Академии Наук Г.А. Аскарьяном [7]. Теоретическое объяснение этого явления появилось в 1963 г. в работах В.И.Таланова и С.Н. Townes с сотр. [8,9]. В 1965 г. в Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова Н.Ф. Пилипецким и С.Р. Рустамовым впервые зарегистрирована самофокусировка [10], которая проявлялась в виде тонких светящихся нитей при распространении наносекундых импульсов сфокусированного излучения рубинового лазера с длиной волны X = 690 им, мощностью 20 МВт в жидкости. Развитие лазерной техники в конце прошлого - начале нынешнего веков в области генерации лазерных импульсов предельно короткой длительности (фемтосекундных импульсов) и мощности, превышающей критическую мощность самофокусировки в газовых средах, позволило реализовать самофокусировку и филаментацшо лазерных импульсов в воздухе, открывая тем самым перспективы развития нового направления в атмосферной оптике - нелинейную фемтосекундную оптику атмосферы [11]. Первые эксперименты по филаментации фемтосекундных лазерных импульсов были проведены с использованием титан-сапфировой лазерной системы с длительностью импульсов 150 фс на длине волны 775 им в Университете штата Мичиган [1]. Длина филамента, точнее области филаментации, составляла более 50 м. Почти одновременно эксперименты по филаментации фемтосекундных импульсов в воздухе были проведены в Лаборатории прикладной оптики Политехнической школы Палезо (Франция) [12] под руководством профессора A. Mysyrowicz и в Центре оптики,

фотоннки и лазеров университета Laval (Квебек, Канада) совместной канадско-российской группой Международного учебно-научного лазерного центра МГУ и Центра оптики, фотоники и лазеров университета Laval (Квебек, Канада) под руководством профессоров В.П. Кандидова и S.L. Chin [4, 13].

В настоящее время исследования в области фемтосекундной оптики атмосферы и океана ведут многие научные коллективы, наиболее известными из которых являются: группа из Канадского университета в Квебеке под руководством профессора S.L. Chin [14-16]; совместный франко-германский проект «Teramobile» (793 нм, 70 фс, 350 мДж, 5 ТВт, диаметр пучка 5 см), направленный на исследование возможности использования мобильного источника мощных фемтосекундных лазерных импульсов для задач атмосферной оптики [17]; научная группа Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова под руководством профессора В.П. Кандидова, активно ведущая теоретические исследования и сотрудничающая с экспериментальной группой профессора S.L. Chin [4, 18, 19]; объединенный Европейский проект «Alise» (1054 нм, 26 Дж, 32 ТВт, 520 фс) [20]; совместная научная группа ИАПУ ДВО РАН и ДВФУ в г. Владивостоке под руководством профессора O.A. Букина, исследующая возможности использования сверхкоротких лазерных импульсов для диагностики состава морской воды и морской атмосферы методами фемтосекундной лазерной спектроскопии плазмы [21-24], израильская лаборатория высокоинтенсивных лазеров в Racah Institute of Physics, Hebrew University, проводящая исследования множественной филаментации и возможностей управления положением филаментов на натурных атмосферных трассах [25-28], лаборатория нелинейно-оптических взаимодействий ИОА СО РАН им. В.Е. Зуева под руководством профессора A.A. Землянова, развивающая комплексный, экспериментальный и теоретический, подход к исследованию распространения мощных лазерных импульсов в атмосфере, в которой получены результаты [11,29-41], вошедшие в настоящую работу; в последние годы активно включились в лабораторные исследования филаментации лазерных импульсов в воздухе научные коллективы Китайской народной республики [42-45].

Физической причиной самофокусировки является кубичная оптическая поляризуемость среды (нелинейность керровского типа), вызывающая

самонаведенное увеличение показателя преломления An - щЕ (п2 - нелинейный показатель преломления, Е - амплитуда электрического поля в световой волне,

связанная с интенсивностью излучения, / = Е~) в областях повышенной интенсивности излучения и последующее прогрессирующее сжатие лазерного пучка в поперечном направлении. В газах коллапсу пучка препятствует возникающая в результате многофотонной ионизации молекул плазма. Внутри лазерного пучка формируются динамические высокоинтенсивные структуры, устойчивые к возмущениям на достаточно протяженном участке трассы - так называемые световые филаменты.

В экспериментах по филамептации фемтосекундного излучения, как правило, регистрируется след филаментов в виде светящихся в видимой области каналов, излучение которых обусловлено сплошным спектром, полосами молекулярного азота, линиями атомов и ионов азота и кислорода. Современное состояние проблемы наиболее полно представлено в обзорах [18, 19, 46, 47] и монографиях [11, 14, 48, 49].

1.1 Влияние мощности импульса Т^аррЫгс лазера на двух гармониках на пространственные характеристики филаментов

Особенностью филамептации остросфокусированного ультракороткого излучения в отличие от параллельного (коллимированного) пучка является то, что филаментация реализуется в малом объеме фокальной перетяжки. При этом в нелинейном фокусе могут быть достигнуты экстремальные плотности мощности (интенсивности) световой волны [50-52], близкие по порядку к внутриатомным величинам, радиус плазменной колонки может доходить до нескольких микрометров при характерной длине несколько миллиметров [52]. Создание таких микромасштабных плазменных каналов является важным для ряда практических задач, например, лазерной обработки поверхностей [53] и сверления отверстий [54]. В этой связи необходимо точно знать местоположение на трассе развивающегося светового филамента и связанного с ним плазменного канала.

Начало области филамептации излучения определяется исходя из баланса «сил» самофокусировки и дифракции. В теории нестационарной самофокусировки световых импульсов для оценки координаты начала участка филаментации лазерного пучка общепризнанным является использование формулы Марбургера (МагЬш^ег .Ш.) [55],

которая была выведена путем аппроксимации большого объема расчетных данных, в явном виде содержит начальные параметры лазерного излучения и записывается следующим образом:

«.(то- , (2^°f7 . 0-1)

Х/л -0,852) -0,0219

где Lr - длина Релея, т] = Р0/Р<:г - безразмерная мощность импульса, Р0 - мощность импульса, Pcr = RcrXl/(Snn2n0) - критическая мощность самофокусировки, Rcr -параметр формы пучка, учитывающий тип пространственного распределения интенсивности (для гауссовского пучка Rcr = 3,77), Х0 - длина волны лазерного излучения. Для фокусированного излучения за счет действия эффекта Керра стартовая точка филаментации смещается от геометрического фокуса навстречу лазерному пучку. Величина этого смещения зависит от нелинейных свойств среды и мощности лазерного импульса. Поэтому важно иметь достоверную информацию о величине, связанной с оптическим эффектом Керра нелинейной кубичной поляризуемости воздуха при распространении в нем ультракороткого лазерного излучения в различных частотных диапазонах.

Основная цель проведенных исследований состояла в получении такой информации для случая филаментации остро фокусированного лазерного излучения на двух гармониках Ti:Sapphire лазера. Для решения данной задачи была поставлена серия экспериментов, в которых обеспечивалась регистрация фемтосекундного лазерного излучения в воздухе с образованием филаментов. Пространственное положение и длина зоны филаментации фиксировались CCD-камерой по измерению положения светящейся плазменной колонки, формирующейся в канале пучка в результате фотоионизации молекул воздуха интенсивным световым полем.

При варьировании начальной мощности лазерного импульса происходило смещение и изменение размеров области филаментации и связанного с ней светящегося образования. Эти данные после статистической обработки аппроксимировались функциональной зависимостью по форме эквивалентной формуле (1.1), дающей оценку положения начала филамента при самофокусировке фемтосекундного лазерного импульса. Поскольку в данную формулу параметром входит критическая мощность самофокусировки, которая в свою очередь зависит от величины коэффициента при

Керровской нелинейности среды, то подгонка к экспериментальным данным достигалась варьированием параметра критической мощности. По достижении наилучшего приближения, исходя из данного параметра, определялось значение нелинейного коэффициента преломления для данной длины волны лазера.

1.1.1 Методика и результаты экспериментов

Эксперименты по филамептации в воздухе остросфокусированных

ультракоротких импульсов гигаваттной мощности Ti:Sapphire лазера на основной

(Х01 = 800 им) и второй гармониках (к02 = 400 нм) были выполнены в объединенной

лаборатории ИАПУ ДВО РАН и ДВФУ совместно с ИОА СО РАН. Основной схемой,

применяемой в настоящее время для достижения гига- и тераваттного уровня мощности

в лазерных системах, является схема усиления предварительно растянутых во времени

частотно-модулированных лазерных импульсов с задающего генератора с их

последующим сжатием, так называемая схема chirped pulse amplification (CPA),

представленная на врезке к рисунку 1.1. Растяжение исходного фемтосекундного i *

импульса в 10 - 10 раз происходит в особом оптическом устройстве, называемом стретчер, действие которого основано на прохождении разными длинами волн разного оптического пути после дифрагирования лазерного излучения на дифракционной решетке. Растяжение импульса во времени позволяет снизить интенсивность усиливаемого излучения до уровня, обеспечивающего безопасность оптических элементов схемы, а также минимизировать влияние нелинейных процессов в данных элементах. Этот элемент комплекса обладает сильной нормальной дисперсией, проходя через который сверхкороткий световой импульс приобретает монотонное изменение несущей внутри огибающей (чирп). В результате огибающая исходного лазерного импульса удлиняется, и, соответственно, уменьшаются пиковая мощность и интенсивность излучения. Фактически именно идея усиления чирпированных оптических импульсов позволила создать компактные лазерные источники сверхсильных электромагнитных полей. После усиления, в нашем случае по

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Быкова, Елена Евгеньевна, 2013 год

Список литературы

1. Braun A., Korn G., Liu X., Du D., Squier J., Monrou G. Self-channeling of high-peak-power femtosecond laser pulses in air // Opt. Lett. 1995. V. 20. N 1. P. 73-75.

2. Nibbering E.T.J., Franco M.A., PradeB.S., Grillon G., Le Blanc C., MysyrowiczA. Measurement of the nonlinear refractive index of transparent materials by spectral analysis after nonlinear propagation // Opt. Commun. 1995. V. 119. Iss. 5-6. P. 479484.

3. BrodeurA., Chin S.L. Band-gap dependence of the ultrafast white-light continuum // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. Is. 20. P. 4406-1409.

4. Kandidov V.P., Kosareva O.G., Brodeur A., Chien C.Y., Chin S.L. Conical emission from laser-plasma interactions in the filamentation of powerful ultrashort laser pulses in air //Opt. Lett. 1997. V. 22. N 17. P. 1332-1334.

5. AkozbekN., ScaloraM., Bowden C.M., Chin S.L. White-light continuum generation and filamentation of ultra-short laser pulses in air // Opt. Commun. 2001. V. 191. Iss. 36. P. 353-362.

6. Liu Y., Houard A., Prade В., Akturk S., Mysyrowicz A. Terahertz radiation source in air based on bifilamentation of femtosecond laser pulses // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. Is. 13. P. 135002-1-135002-4.

7. Аскарьян Г.А. Воздействие градиента поля интенсивного электромагнитного луча на электроны и атомы // ЖЭТФ. 1962. Т. 42. № 6. С. 1567-1570.

8. Таланов В.И. Самофокусировка электромагнитах волн в нелинейных средах // Известия ВУЗов. Радиофизика. 1964. Т. 7. № 3. С. 564-565.

9. Chiao R.Y., Garmire Е., Townes С.Н. Self-Trapping of Optical Beams // Physical Review Letters. 1964. V. 13. Is. 15. P. 479-482.

Ю.Пилипецкий Н.Ф., РустамовА.Р. Наблюдение самофокусировки света в жидкостях // Письма в ЖЭТФ. 1965. Т. 2. Вып. 2. С. 88-90.

11.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г. Нелинейная фемтосекундная оптика атмосферы / Под общей ред. проф. А.А. Землянова. Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2010. 212 с.

12. Nibbering E.T.J., CurleyP.F., Grillon G., PradeB.S., Franco M.A., Salin F., Mysyrowicz A. Conical emission from self-guided femtosecond pulses in air // Optics Letters. 1996. V. 21. P. 62.

13.Brodeur A., Chien C.Y., IlkovF.A., Chin S.L., Kosareva O.G., KandidovV.P. Moving focus in the propagation of ultrashort laser pulses in air // Optics Letters. 1997. V. 22. P. 304.

14.ChinS.L. Femtosecond Laser Filamentation / Springer Series on atomic, optical, and plasma physics, 2010. 121 p.

15.Hosseini S., Kosareva O., PanovN., KandidovV.P., AzarmA., DaigleJ.-F., Savel'ev A.B., Wang T.-J., Chin S.L. Femtosecond laser filament in different air pressures simulating vertical propagation up to 10 km // Laser Physics Letters. 2012. V. 9. No 12. P. 868-874.

16. Chin S.L., Chen Y., Kosareva O.G., Kandidov V.P., Théberge F. What is a Filament? // Laser Physics. 2008. V. 18. No 8. P. 962-964.

17.WilleH., Rodrigues M., Kasparian J., Mondelain D., Yu J., Mysyrowicz A., Sauerbrey R., Wolf J.-P., Woste L. Teramobile: a mobile femtosecond-terawatt laser and detection system // Eur. Phys. J. AP. 2002. V. 20. P. 183-190.

18.Кандидов В.П., Шлёнов C.A., Косарева О.Г. Филаментация мощного фемтосекундного лазерного излучения //Квантовая электроника. 2009. Т. 39. № 3. С.205-228.

19.Чекалин С.В., Кандидов В.П. От самофокусировки световых пучков - к филаментации лазерных импульсов // Успехи Физ. Наук. 2013. Т. 183. Вып. 2. С. 133-152.

20.BéjotP., BonacinaL., Extermann J., MoretM., Wolf J.-P., Ackermann R., LascouxN., SalaméR., Salmon E., Kasparian J., BergéL., ChampeauxS., GuetC., BlanchotN., Bonville O., Boscheron A., Canal P., Castaldi M., Hartmann O., Lepage C., Marmande L., Mazataud E., Mennerat G., Patissou L., Prevot V., Raffestin D., and Ribolzi J. 32 TW atmospheric white-light laser // Applied Physics Letters. 2007. V. 90. P. 151106-1- 151106-4.

21. Букин О.А., Голик C.C., Ильин А.А., КульчинЮ.Н., Соколова Е.Б., БаулоЕ.Н. Лазерная искровая спектроскопия жидких сред с возбуждением импульсами

фемтосекундной длительности // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 3. С. 296-300.

22. Ильин А.А., Соколова Е.Б., Голик С.С., Букин О.А., ШмиркоК.А. Динамика спектров излучения плазмы, возбуждаемой излучением фемтосекундного лазера при воздействии на поверхность морской воды // Журнал прикладной спектроскопии. 2011. Т. 78. № 6. С. 921-926.

23.Ильин А.А., Букин О.А., Соколова Е.Б., Голик С.С. Сравнение пределов обнаружения элементов в фемтосекундной лазерной искровой спектроскопии // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 5. С. 438-140.

24. Ильин А.А., Букин О. А., Соколова Е.Б., Голик С.С., ШмиркоК.А. Спектральные характеристики фемтосекундной лазерной плазмы, генерируемой на поверхности морской воды // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 5. С. 441-447.

25.Eisenmann S., LouzonE., Katzir Y., Palchan Т., Zigler A., Sivan Y., Fibich G. Control of the filamentation distance and pattern in long-range atmospheric propagation // Optics Express. 2007. V. 15. 2779-2784.

26. Fibich G., Sivan Y., EhrlichY., LouzonE., FraenkelM., Eisenmann S., Katzir Y., Zigler A. Control of the collapse distance in atmospheric propagation // Optics Express. 2006. V. 14. P. 4946-4957.

27. Fibich G., Eisenmann S., IlanB., Erlich Y., FraenkelM., Henis Z., GaetaA.L., Zigler A. Self-focusing distance of very high power laser pulses // Optics Express. 2005. V. 13. P. 5897-5903.

28. Fibich G., Eisenmann S., IlanB., Zigler A. Control of multiple filamentation in air // Optics Letters. 2004. V. 29. P. 1772-1774.

29.Geints Yu.E., Zemlyanov A.A., Kabanov A.M., Bykova E.E., Apeksimov D.V., Bukin O.A., Sokolova E.B., Golik S.S., and Ilyin A.A. Angular diagram of broadband emission of millimeter-sized water droplets exposed to gigawatt femtosecond laser pulses // Applied Optics. 2011. V. 50. Is. 27. P. 5291-5298.

30.Гейнц Ю.Э., Землянов A.A., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Степанов A.H. Самовоздействие остросфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе в режиме одиночной и множественной филаментации. Лабораторные и численные эксперименты // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. №2. С. 119125.

31. Апексимов Д.В., ГейнцЮ.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Степанов А.Н. Эффективные характеристики тераваттного фемтосекундного лазерного излучения на горизонтальной атмосферной трассе // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 11. С. 1006-1013.

32.Бочкарев Н.Н., Землянов А.А., Землянов Ал.А., Кабанов A.M., Карташов Д.В., Кирсанов А.В., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Экспериментальное исследование взаимодействия фемтосекундных лазерных импульсов с аэрозолем // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 12. С. 971-975.

33. Апексимов Д.В., ГейнцЮ.Э., ЗахаровН.С., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н., Холод С.В. Распространение мощного ультракороткого лазерного импульса на горизонтальной атмосферной трассе // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 11. С. 1035-1041.

34. Апексимов Д.В., Букин О.А., Быкова Е.Е., ГейнцЮ.Э., Голик С.С., Землянов А.А., Землянов Ал.А., Ильин А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Соколова Е.Б. Взаимодействие гигаваттных лазерных импульсов с жидкими средами. Часть 1. Взрывное вскипание крупных изолированных водных капель // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 7. С. 536-542.

35.Geints Y.E., KabanovA.M., Matvienko G.G., Oshlakov V.K., Zemlyanov A.A., Golik S.S., Bukin O.A. Broadband emission spectrum dynamics of large water droplets exposed to intense ultrashort laser radiation // Optics letters. 2010. V. 35. No 16. P.2717-2719.

36.Букин O.A., Быкова E.E., ГейнцЮ.Э., Голик C.C., Землянов А.А., Ильин А.А., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Соколова Е.Б. Филаментация остросфокусированного ультракороткого лазерного излучения на 800 им и 400 нм. Измерения нелинейного коэффициента преломления воздуха // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 5. С 351-358.

37.Geints Yu.E., KabanovA.M., Zemlyanov A. A., BykovaE.E., Bukin О.А., and Golik S.S. Kerr-driven nonlinear refractive index of air at 800 and 400 nm measured through femtosecond laser pulse filamentation // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 99. P. 181114-1-181114-3.

38.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Формирование филамента фемтосекундного лазерного импульса в воздухе после

фокуса оптической системы // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. №9. С.745-752.

39. Апексимов Д.В., Букин О.А., Быкова Е.Е., ГейнцЮ.Э., Голик С.С., Землянов А.А., Ильин А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Петров А.В., Соколова Е.Б. Филаментация сфокусированных фемтосекундных импульсов ТкЗа-лазера на первой и второй гармониках в воздухе // Прикладная физика. 2012. № 6. С. 14-22.

40.Апексимов Д.В., ГейнцЮ.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Филаментация негауссовских лазерных пучков с различной геометрической расходимостью на атмосферной трассе // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 11. С. 929-935.

41. Апексимов Д.В., Букин О.А., Быкова Е.Е., ГейнцЮ.Э., Голик С.С., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г. Длина филаментации мощного остро сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе. Влияние размера светового пучка. // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 3. С.247-252.

42. Sun X, GaoH., Zeng В., Xu S., Liu W, Cheng Y., Xu Z., Mu G. Multiple filamentation generated by focusing femtosecond laser with axicon // Optics Letters. 2012. V. 37. No 5. P. 857-859.

43.LiuX.-L., LuX., MaJ.-L., FengL.-B., GeX.-L., Zheng Y„ Li Y.-T., Chen L.-M., Dong Q.-L., Wang W.-M., Wang Z.-H., Teng I-I., Wei Z.-Y., Zhang J. Long lifetime air plasma channel generated by femtosecond laser pulse sequence // Optics Express. 2012. V. 20. P. 5968-5973.

44. Yan L., WangX., Si J., Matsuo S., Chen Т., Tan W., Chen F., FIouX. Time-resolved single-shot imaging of femtosecond laser induced filaments using supercontinuum and optical polarigraphy // Applied Physics Letters. 2012. V. 100. Is. 11. P. 111107 (3 p.).

45. Wang Y., Zhang Y., Chen P., Shi L., Lu X., Wu J., Ding L., Zeng H. The formation of an intense filament controlled by interference of ultraviolet femtosecond pulses // Applied Physics Letters. 2011. V. 98. Is. 11. P. 111103 (3 p.).

46.BergeL., Skupin S., NuterR., Kasparian J., WolfJ.-P. Ultrashort filaments of light in weakly-ionized, optically-transparent media // Rep. Prog. Phys. 2007. V. 70. P. 16331713.

47.Couairon A., MyzyrowiczA. Femtosecond filamentation in transparent media // Phys. Reports. 2007. V. 441. Nos. 2-4. P. 47-189.

48.Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитопы. От волоконных световодов до фотонных кристаллов. М.: Физматлит, 2005. 648 с.

49. Diels J.C., Rudolph W. Ultrashort laser pulse phenomena. London: Academic Press, 2006. 652 pp.

50.Theberge F., Liu W., Simard P., Becker A., Chin S.L. Plasma density inside a femtosecond laser filament in air: strong dependence on external focusing // Phys. Rev. E. 2006. V. 74. Is. 3. P. 036406-1-036406-7.

51.LiuX.-L., LuX., LiuX., Xi T.-T., Liu F., Ma J.-L., Zhang J. Tightly focused laser pulse in air: from filamentation to breakdown // Opt. Express. 2010. V. 18. No. 25. P. 26007-26017.

52.Ионин A.A., Кудряшов С.И., Макаров C.B., Селезнев JI.B., СиницынД.В. Множественная филаментация мощных фемтосекундных лазерных импульсов в воздухе // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 90. Вып. 6. С. 467-472.

53.Kiselev D., WoesteL., WolfJ.-P. Filament-induced laser machining (FILM) // Appl. Phys. B. 2010. V. 100. No. 3. P. 515-520.

54. White Y.V., Li X., Sikorski Z., Davis L.M., Hofmeister W. Single-pulse ultrafast-laser machining of high aspect nano-holes at the surface of Si02 // Optic Express. 2008. V. 16. No. 19. P. 14411-14420.

55.Marburger J.H. Self-focusing: Theory // Prog. Quant. Electr. 1975. V. 4. Part 1. P. 35110.

56.Гейнц Ю.Э., Землянов A.A., ИонинА.А., Кудряшов С.И., Селезнев Л.В., СиницынД.В., Сунчугашева Е.С. Особенности филаментации остросфокусированных ультракоротких лазерных импульсов в воздухе // ЖЭТФ. 2010. Т. 138. Вып. 5. С. 822-829.

57.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Степанов А.Н. Экспериментальные исследования филаментации мощного ультракороткого лазерного излучения с начальной геометрической расходимостью в воздухе // Квантовая электроника. 2013. Т. 43. № 4. С. 350-355.

58.Talebpour A., Petits., Chin S.L. Re-focusing during the propagation of a focused femtosecond Ti:Sapphire laser pulse in air // Opt. Commun. 1999. V. 171. Nos. 4-6. P. 285-290.

59.BergéL., Skupin S., Méjean G., Kasparian J., YuJ., Frey S., Salmon E., WolfJ.-P. Supercontinuuin emission and enhanced self-guiding of infrared femtosecond filaments sustained by third-harmonic generation in air // Phys. Rev. E. 2005. V. 71. Is. 1. P. 016602-1-016602-13.

60. Loriot V., Hertz E., Faucher O., and Lavorel B. Measurement of high-order Ken-refractive index of major air components: erratum // Opt. Express. 2010. V. 18. No. 3. P. 3011-3012.

61. Chen Y.-H., Varma S., Alexeev I., and Milchberg H.M. Measurement of transient nonlinear refractive index in gases using xenon supercontinuum single-shot spectral interferometry // Opt. Express. 2007. V. 15. No. 12. P. 7458-7467.

62. Sprangle P., Penano J.R., Hafizi B. Propagation of intense short laser pulses in the atmosphere//Phys. Rev. E. 2002. V. 66. Is. 4. P. 046418-1-046418-21.

63.BejotP., Kasparian J., Henin S., Loriot V., Vieillard T., Flertz E., Faucher O., Lavorel B., and WolfJ.-P. Higher-order Kerr terms allow ionization-free filamentation in gases // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. Is. 10. P. 103903-1-103903-4.

64.Fedorov V.Yu., KandidovV.P. A nonlinear optical model of an air medium in the problem of Filamentation of femtosecond laser pulses of different wavelengths // Optics and Spectroscopy. 2008. V. 105. No. 2. P. 280-287.

65.Ettoumi W., Petit Y., Kasparian J., and Wolf J.-P. Generalized Miller Formula // Optics Express. 2010. V. 18. No. 7. P. 6613-6620.

66. Zhang J., LuZ.H., and Wang L.J. Precision refractive index measurements of air, N2, 02, Ar, and C02 with a frequency comb // Appl. Opt. 2008. V. 47. No. 17. P. 31433151.

67.Mizrahi V., SheltonD.P. Dispersion of nonlinear susceptibilities of Ar, N2, and 02 measured and compared // Phys. Rev. Lett. 1985. V. 55. No. 7. P. 696-699.

68. Miller R.C. Optical second harmonic generation in piezoelectric crystals // Appl. Phys. Lett. 1964. V. 5. Is. 1. P. 17-1-17-3.

69. Zhang Z., LuX., Xi T.-T.,-Liang W.-X., I-Iao Z.-Q., Zhang Y., Zhou M.-L., Wang Z.II., Zhang J. Long distance filamentation of 400 nm femtosecond laser pulses in air // Appl. Phys. B. 2009. V. 97. No. 1. P. 207-213.

70.Daigle J.-F., Jaro'n-Becker A., Ilosseini S., Wang T.-J., Kamali Y., Roy G., Becker A., and Chin S.L. Intensity clamping measurement of laser filaments in air at 400 and 800 nm // Phys. Rev. A. 2010. V. 82. Is. 2. P. 023405-1-023405-5.

71. Couairon A. and Berge L. Light filaments in air for ultraviolet and infrared wavelengths //Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. Is. 13. P. 135003-1-135003-4.

72.Власов B.H., Петрищев B.A., Таланов В.И. Усредненное описание волновых пучков в линейных и нелинейных средах (метод моментов) // Изв. вузов. Радиофизика. 1971. Т. 14. № 9. С. 1353-1363.

73.Kiran P.P., Bagchi S., Krishnan S.R., Arnold C.L., Kumar G.R., and Couairon A. Focal dynamics of multiple filaments: Microscopic imaging and reconstruction // Phys. Rev. A. 2010. V. 82. Is. 1. P. 013805-1-013805-8.

74.Бочкарев H.H., Кабанов A.M., Степанов A.H. Пространственная локализация области филаментации вдоль трассы распространения сфокусированного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. № 10. С. 863-867.

75. Self-focusing: Past and Present, ShenY.R., BoydR.W., and Lukishova S.G., eds. NY:Springer, 2009. 605 p.

76.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Филаментация мощного ультракороткого лазерного излучения. Фактор размера пучка // Оптика атмосферы и океана. 2013. Т. 26. № 1. С. 11-17.

77. Власов С.Н., Таланов В.И. Самофокусировка волн. ИПФ РАН. Нижний Новгород, 1997. 200 с.

78.Гейнц Ю.Э., ИонинА.А., Землянов А.А., Кудряшов С.И., Селезнев JI.B., Синицын Д.В., Сунчугашева Е.С. Особенности фокусированного распространения мощных лазерных импульсов фемтосекундной длительности в воздухе при пониженном давлении // Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25. № 1.С. 18-25.

79.Гейнц Ю.Э., ЗемляновА.А. Характеристики филаментов при распространении мощного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе и в воде: I. Качественный анализ // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 9. С. 749-756.

80.IoninA.A., Iroshnikov N.G., Kosareva O.G., Larichev A.V., Mokrousova D.V., Panov N.A., Seleznev L.V., Sinitsyn D.V., and Sunchugasheva E.S. Filamentation of femtosecond laser pulses governed by variable wavefront distortions via a deformable mirror // JOSA B. 2013. V. 30. Is. 8. P. 2257-2262.

81. Дергачев A.A., ИонинА.А., Кандидов В.П., Селезнев JI.В., Синицын Д.В., Сунчугашева Е.С., Шлёнов С.А. Филаментация фемтосекундных ИК и УФ импульсов при фокусировке в воздухе // Квантовая электроника. 2013. Т. 43. № 1. С. 29-36.

82.Lindinger A., HagenJ., SocaciuL.D., Bernhardt Т.М., WôsteL., DuftD., Leisner T. Time-resolved explosion dynamics of H20 droplets induced by femtosecond laser pulses //Appl. Opt. 2004. V. 43. No. 27. P. 5263-5269.

83.Favre C., BoutouV., Hill S.C., Zimmer W., Krenz M., LambrechtH., Yu J., Chang R.K., WoesteL., Wolf J.-P. White-light nanosource with directional emission // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. No. 3. P. 035002 (4 p.).

84. Courvoisier F., BoutouV., Favre C., Hill S.C., Wolf J.-P. Plasma formation dynamics within a water microdroplet on femtosecond time scales // Opt. Lett. 2003. V. 28. No. 3. P. 206-208.

85.ГейнцЮ.Э., ЗемляновА.А. Фазовый взрыв водной капли фемтосекундпым лазерным импульсом: I. Динамика оптического пробоя // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 8. С. 725-733.

86.Гейнц Ю.Э., ЗемляновА.А. Фазовый взрыв водной капли фемтосекундпым лазерным импульсом: II. Термодинамические траектории жидкости // Оптика атмосферы и океана. 2009. Т. 22. № 9. С. 844-848.

87.ГейнцЮ.Э., ЗемляновА.А., Зуев В.Е., Кабанов A.M., ПогодаевВ.А. Нелинейная оптика атмосферного аэрозоля. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 260 с.

88.FanC.I-I., Sun J., LongtinJ.P. Breakdown threshold and localized electron density in water induced by ultrashort laser pulses // J. Appl. Phys. 2002. V. 91. No. 4. P. 25302536.

89.NoackJ., Vogel A. Laser-induced plasma formation in water at nanosecond to femtosecond time scales: calculation of thresholds, absorption coefficients, and energy density // IEEE J. Quantum Electron. 1999. V. 35. No. 8. P. 1156-1167.

90. Землянов A.A., ГейнцЮ.Э. Пороги оптического пробоя прозрачной микрочастицы в нано-,пико- и фемтосекундном диапазонах длительностей лазерных импульсов // Оптика атмосферы и океана. 2004. Т. 17. № 4. С. 306-311.

91.Khaled Е.Е.М., Hill S.С., Barber P.W. Internal electric energy in a spherical particle illuminated with a plane wave or off-axis Gaussian beam // Appl. Opt. 1994. V. 33. No. 3. P. 524-532.

92. http://en.wikipedia.0rg/vviki/File:Spectrum_0 f_halophosphate_type_fluorescent_bulb_(f 3 0112_ww_rs) .png

93. Hill S.C., BoutouV., YuJ., Ramstein S., WolfJ.-P., Pan Y.-L., Holler S., Chang R.K. Enhanced-backward directed multi-photon-excited fluorescence from dielectric microcavities //Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. No. 1. P. 54-57.

94.Гейнц Ю.Э., Землянов A.A., Панина E.K. Моделирование многофотонно возбужденной флуоресценции сферической капли, облученной ультракоротким лазерным излучением, с помощью метода вычислительной электродинамики // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 12. С. 1120-1126.

95.Гейнц Ю.Э., Землянов А.А. Филаментация мощного ультракороткого лазерного излучения в воздухе и в воде. Сравнительный анализ // Квантовая электроника. 2010. Т. 40. №2. С. 121-126.

96. Ахманов С.А., ВыслоухВ.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных импульсов. М.: Наука, 1988.312 с.

97.Багаев С.Н., ГейнцЮ.Э., Землянов А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Пестряков Е.В., Степанов А.Н., Трунов В.И. Лабораторные и численные эксперименты по прохождению мощного лазерного фемтосекундного излучения через воздушную и капельную среды // Оптика атмосферы и океана. 2007. Т. 20. №5. С. 413-418.

98.Букин О.А., Быкова Е.Е., ГейнцЮ.Э., Голик С.С., Землянов А.А., Ильин А.А., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Соколова Е.Б., Хабибуллин P.P. Взаимодействие гигаваттных лазерных импульсов с жидкими средами. Часть 2.

Спектральные и угловые характеристики рассеяния на миллиметровых водных каплях // Оптика атмосферы и океана. 2011. Т. 24. № 8. С. 648-654.

99. Boutou V., Favre С., Hill S.C., PanY.L., Chang R.K., WolfJ.-P. Backward enhanced emission from multiphoton processes in aerosols // Appl. Phys. B. 2002. V. 75. Is. 2. P. 145-152.

100. Daigle J.-F., Méjean G., Liu W., Théberge F., Xu H.L., Kainali Y., Bernhardt J., Azarm A., Sun Q., Mathieu P., Roy G,, Simard J.-R., and Chin S.L. Long range trace detection in aqueous aerosol using remote Filament-induced breakdown spectroscopy // Appl. Phys. B. 2007. V. 87. P. 749-754.

101. Букин O.A., Голик C.C., СалюкП.А., Бауло E.H., Ластовская H.A. Изменение спектров лазерной индуцированной флуоресценции морской воды в процессе деградации растворенного органического вещества // Журнал Прикладной Спектроскопии. 2007. Т. 74. № 1. С. 103-107.

102. Горшкова О.М., Пацаева C.B., Федосеева Е.В., Шубина Д.М., Южаков В.И. Флуоресценция растворенного органического вещества природной воды // Вода: химия и экология. 2009. № 11. С. 31-37.

103. Апексимов Д.В., Букин O.A., Быкова Е.Е., Голик С.С., Землянов A.A., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Петров A.B. Свечение морского аэрозоля под действием ультракоротких лазерных импульсов Ti-Sapphire лазера на первой и второй гармониках // Оптика атмосферы и океана. 2013 (в печати).

104. Букин O.A., Быкова Е.Е., Голик С.С., Землянов A.A., Иглакова А.Н., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Соколова Е.Б. Спектральные характеристики оптических сигналов из зоны филаментации фемтосекундных импульсов // XVII Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Томск, 28 июня - 1 июля, 2011. С. С-241-С-244.

105. ГейнцЮ.Э., Землянов A.A. Характеристики филаментов при распространении мощного фемтосекундного лазерного излучения в воздухе и в воде: II. Численное моделирование // Оптика атмосферы и океана. 2010. Т. 23. № 9. С. 757-760.

106. Апексимов Д.В., Букин O.A., Быкова Е.Е., Голик С.С., Землянов A.A., Ильин A.A., Кабанов A.M., Матвиенко Г.Г., Ошлаков В.К., Петров A.B., Соколова Е.Б. Филаментация фемтосекундных импульсов Ti:Sapphire лазера на

©J

первой и второй гармониках в жидких средах // Оптика атмосферы и океана. 2013 (в печати).

107. Chauveau S., PerrinM.-Y., Riviere Ph., Soufiani A. Contributions of diatomic molecular electronic systems to heated air radiation // Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer. 2002. V. 72. Is. 4. P. 503-530.

108. WozniakB., DeraJ. Light Absorption in Sea Water. N.Y.:Springer, -Atmospheric and oceanographic sciences library. 2007. V. 33. 452 p.