Численное моделирование самовоздействия тераваттных пикосекундных импульсов CO2-лазера в воздухе
Ю.Э. ГЕЙНЦ, А.А. ЗЕМЛЯНОВ
Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН, 634021, г. Томск, пл. Академика Зуева, 1 ygeints@iao.ru
Ключевые слова: ультракороткое лазерное излучение, самофокусировка, филаментация, ионизация, лазерная плазма
Страницы: 716-725 Подраздел: РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН
Аннотация
Представлены результаты численного моделирования нелинейного распространения мощного импульсного лазерного излучения на длине волны 10,6 мкм в воздухе в режиме керровской самофокусировки и филаментации. Оптическая модель воздуха включала в себя кубичную и высшие нелинейности, плазменную нелинейность и линейное поглощение. Изучен режим одиночной филаментации лазерного пучка с пиковой мощностью до нескольких тераватт и длительностью импульса 1 пс. Впервые показано, что особенность самовоздействия такого длинноволнового излучения в воздушной среде, в отличие от филаментации в ближнем ИК-диапазоне, заключается в формировании аномально протяженного и широкого в поперечнике интенсивного светового канала (десятки ТВт/см2), сопровождаемого однородной плазменной колонкой. Формирующаяся в канале пучка электронная плазма имеет сравнимую с фемтосекундной плазмой пиковую плотность электронов, однако при этом характеризуется более плавным ее изменением по дистанции распространения излучения. Причина этого заключается в том, что в поле излучения пикосекундных импульсов CO2-лазера изменяется сам характер ионизации среды в пользу туннелирования связанных электронов через потенциальный барьер и последующего развития электронной лавины.
|