Новости
24 октября 2025
Optics Communications: Измерения оптической керровской нелинейности n2 в сжатых газах. Ю. Э. Гейнц, В.О.Компанец, С. В. Чекалин
Optics Communications: Measurements of Optical Kerr Nonlinearity n2 in Compressed Gases. Yury E. Geints, Victor O. Kompanets, Sergey V. Chekalin
Коллектив исследователей Института оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН и Института спектроскопии РАН получил данные по коэффициенту керровской нелинейности (n₂) для азота, углекислого газа и аргона в широком диапазоне давлений. Это помогает в решении ключевых проблем точного прогнозирования и управления филаментацией — эффектом, перспективным для дистанционного зондирования атмосферы и передачи лазерной энергии на расстояния.
Лазерная филаментация возникает при распространении мощных ультракоротких импульсов в прозрачных средах. Вследствие пространственно-временной самомодуляции импульс претерпевает коллапс, сжимаясь в продольном и поперечном направлениях и формируя устойчивые световые нити (филаменты) с экстремально высокой интенсивностью. Это явление сопровождается ионизацией среды, генерацией плазмы, широкополосного суперконтинуума и терагерцового излучения, что открывает возможности для создания новых систем диагностики атмосферы и передачи энергии.
Ключевым параметром, определяющим динамику филаментации, является коэффициент керровской нелинейности (n₂) среды. Однако, несмотря на его важность, существующие данные для газов, особенно в зависимости от давления, в настоящее время фрагментированы и недостаточны для точного моделирования.
В ходе эксперимента ученые применили прямую методику: они измеряли дистанцию самофокусировки коллимированного пучка высокой пиковой мощности, варьируя энергию и длительность импульса, а также давление в оптической ячейке. Этот надежный подход позволил получить новые данные о зависимости n₂ от давления для N₂, CO₂ и Ar, исключив погрешности косвенных методов.
Полученный массив экспериментальных данных предоставляет количественную основу для:
• Верификации и уточнения теоретических моделей распространения мощного лазерного излучения.
• Целенаправленного управления параметрами филаментов в лабораторных и атмосферных условиях.
• Разработки более эффективных систем дистанционного лазерного зондирования и новых источников сверхширокополосного излучения.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале.
