'

ГЕНЕРАЦИЯ АТТОСЕКУНДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СВЕРХИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ В.В.Стрелков Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН Москва

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

ГЕНЕРАЦИЯ АТТОСЕКУНДНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СВЕРХИНТЕНСИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ВЕЩЕСТВОМ В.В.Стрелков Институт общей физики им. А.М.Прохорова РАН Москва


Слайд 1

Пространственные и временные масштабы, характерные для различных микроскопических объектов


Слайд 2

Области длин волн и длительностей импульса, покрываемые различными источниками когерентного электромагнитного излучения. Пунктирная кривая – предельно-короткий импульс (длительность импульса равна периоду поля). Видно, что в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне приблизиться к этому переделу позволяют источники, основанные на генерации гармоник высокого порядка.


Слайд 3

F~sin(wt) x~sin(wt) F~sin(wt) x~sin(wt)+a2sin(2wt)+ a3sin(3wt)+… пока F<<Fсвяз генерация гармоник описывается теорией возмущений, поэтому an~(F/Fсвяз)n генерация НИЗКИХ гармоник когда F~Fсвяз возможна генерация ВЫСОКИХ гармоник В оптике Fсвяз= Fатомн~e2/r2Bohr Удвоение частоты света в кристалле ниобата натрия Ba2NaNb5O5. Зелёный цвет — натуральный цвет излучения второй гармоники; невидимое глазом инфракрасное излучение неодимового лазера регистрируется на специально сенсибилизированной цветной пленке как красное.


Слайд 4

CPA mode-locking Q-switching 1010 1015 1020 1025 1030 focused intensity W/cm2 1960 1970 1980 1990 2000 2010 atom Coulomb field I ? 3?1016 W/cm2 relativistic electrons I ? 2,73?1018 W/cm2 relativistic protons I ? 1022 W/cm2 Quantum electrodynamics I ~ 1026 W/cm2 atoms and molecules gas target underdense plasma solid target owerdense plasma vacuum attophysics generation of THz radiation intra-atomic physics electron acceleration proton acceleration attosecond pulse generation protongraphy hadron therapy, isotope prodaction ICF Line acc. gamma radiation QED experiments  Прогресс в повышении пиковой интенсивности лазерных источников


Слайд 5

План: Генерация высоких гармоник при взаимодействии интенсивного лазерного излучения с газами. Современные достижения в области получения аттосекундных импульсов. Резонансная генерация высоких гармоник: путь повышения эффективности генерации. Генерация когерентного ультрафиолетового и рентгеновского излучения при взаимодействии сверхинтенсивного лазерного излучения с поверхностью


Слайд 6

Experiment: Ar, Ti:Sapp laser 800 nm, 2 1014 W/cm2 газообразная мишень лазерный импульс интенсивность: 1014 – 1015 Вт/см2 длительность: 1 пс – 5 фс параметр Келдыша: g<1 гармоники номера: до ~5000 длина волны: до 0.3 нм эффективность преобразования: менее 10-4 пондеромоторная энергия


Слайд 7

Высокочастотная граница плато


Слайд 8

J. Tate, T. Auguste, H.G. Muller, P. Salieres, P. Agostini, and L.F. DiMauro “Scaling of wave-packet dynamics in an intense midinfrared field”, PRL 98, 013901 (2007) J. Tate, T. Auguste, H.G. Muller, P. Salieres, P. Agostini, and L.F. DiMauro “Scaling of wave-packet dynamics in an intense midinfrared field”, PRL 98, 013901 (2007) Up ? I l2


Слайд 9

E ~ 100 ас порядок гармоники T/2 Интенсивность время 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 плато 2w Интенсивность 1. ИОНИЗАЦИЯ 2. ДВИЖЕНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛЯ 3. ГЕНЕРАЦИЯ КОРОТКОВОЛНОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Кучиев М. Ю., Письма в ЖЭТФ, 1987 P.Corkum, PRL, 1993


Слайд 10

E T/2 Интенсивность время порядок гармоники 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 плато Интенсивность


Слайд 11

Трехступенчатый механизм P.B. Corkum “Plasma perspective on strong-field multiphoton ionization”, PRL 71, 1994 (1993)


Слайд 12

shorter path longer path t


Слайд 13

Вейвлет-преобразование сигнала гармоник, рассчитанного численно. Сплошной кривой представлена зависимость , полученная из анализа классических траекторий электрона. Временной профиль сигнала гармоник в частотном окне от 171-й до 191-й гармоники квантовомеханические теории: М.Levenstein et. al., 1994 W.Becker et. al., 1994 В.Т.Платоненко, 2000 V.Strelkov, 2006


Слайд 14


Слайд 15

Экспериментальные результаты по измерению длительности аттосекундного импульса. Длительность импульса 170 ас, что составляет лишь 1.2 периода несущей частоты (ультрафиолетового излучения) R. Lopez-Martens, PRL, 2005


Слайд 16

годы Agostini Charalambidis Krausz Прогресс в уменьшении длительности электромагнитных импульсов 80 as генерация высоких гармоник:


Слайд 17

Зависимость от эллиптичности лазерного излучения E линейная поляризация эллиптическая поляризация


Слайд 18

WAYS OF A SINGLE ATTOPULSE GENERATION: Very short (less than 5fs) fundamental pulse Hentschel et. al.: Nature 414, 509 (2001) “AMPLITUDE GATING”


Слайд 19

WAYS OF A SINGLE ATTOPULSE GENERATION: Very short (less than 5fs) fundamental pulse Hentschel et. al.: Nature 414, 509 (2001) Ellipticity-modulated fundamental pulse Corkum, et. al.: Optics Letters 19, 1870 (1994) Platonenko, Strelkov: JOSA. B 16, 435 (1999) Sola, et. al., Nature Physics, 2, 281(2006) “AMPLITUDE GATING” “ELLIPTICITY GATING” e- Интенсивность время


Слайд 20

E(t)=F(t)cos(wt+j) j=p/2 j=0 Carrier- Envelope Phase ELLIPTICITY GATING Field with time-varying ellipticity: Platonenko, Strelkov JOSA B (1999) – threshold ellipticity Strelkov V., et. al. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. (2005)


Слайд 21

theory: V. Strelkov, PRA, 2006 experiment+simulation: Sola, et. al., Nature Physics, 2, 281(2006) Sansone G, et. al., Science 314 443 (2006) Experiment time [fs] Simulation ELLIPTICITY GATING Ar, 5fs pulse, 2.2 1014 W/cm2


Слайд 22

План: Генерация высоких гармоник при взаимодействии интенсивного лазерного излучения с газами. Современные достижения в области получения аттосекундных импульсов. Резонансная генерация высоких гармоник: путь повышения эффективности генерации. Генерация когерентного ультрафиолетового и рентгеновского излучения при взаимодействии сверхинтенсивного лазерного излучения с поверхностью


Слайд 23

In In+ harmonics 1017 –1018 cm-3 ionization degree ~1 main laser pulse 1015 W/cm2 Resonant HHG: review of experiments


Слайд 24

R. A. Ganeev, Physics-Uspekhi, 52, 55 (2009). R. A. Ganeev, L. B. Elouga Bom, J.-C. Kieffer, and T. Ozaki, Phys Rev A 75, 063806 (2007). R. A. Ganeev, M. Suzuki, M. Baba, H. Kuroda, T. Ozaki, Opt. Lett., 31, 1699 (2006). … efficiency 10-4 strong ellipticity dependence Resonant HHG: review of experiments


Слайд 25

Kr, Xe Theoretical prediction: Frolov, Manakov, et. al., PRA 2010 Experiment A. D. Shiner, B. E. Schmidt, C. Trallero-Herrero, H. J. Worner, S. Patchkovskii, P. B.Corkum, J-C. Kieffer, F. Legare and D. M. Villeneuve, Nature Phys., March 6, 2011


Слайд 26

I 2 1 3* I 3* 4 3 2 1 V. Strelkov, PRL, 2010 Resonant HHG model


Слайд 27

Resonant harmonic enhancement: comparison of the experimental, numerical and analytical results


Слайд 28

План: Генерация высоких гармоник при взаимодействии интенсивного лазерного излучения с газами. Современные достижения в области получения аттосекундных импульсов. Резонансная генерация высоких гармоник: путь повышения эффективности генерации. Генерация когерентного ультрафиолетового и рентгеновского излучения при взаимодействии сверхинтенсивного лазерного излучения с поверхностью


Слайд 29

D. von der Linde,1995


Слайд 30

S. V. Bulanov, 1994 von der Linde , 1996 модель осциллирующего зеркала


Слайд 31

Tsakiris, 2006 модель осциллирующего зеркала


Слайд 32

Благодарности: В.Т. Платоненко, физический ф-т МГУ E.Constant, E.Mevel, CELIA, Bordeaux, France М.Ю.Рябикин, А.А. Гоносков , ИПФ РАН, Нижний Новгород


Слайд 33

Выводы: При генерации высоких гармоник интенсивного лазерного излучения в газах получены аттосекундные ультрафиолетовые импульсы длительностью около 100 ас. Многие особенности процесса могут быть поняты в рамках трехступенчатой модели и основанных на ней квантовомеханических теориях. Резонансная генерация высоких гармоник позволяет существенно увеличить эффективность процесса. Расчеты показывают, что при взаимодействии лазерного излучения релятивистской и ультрарелятивистской интенсивности с поверхностью возможна генерация аттосекундных импульсов длительностью около 1 ас и интенсивностью, существенно превышающей интенсивность генерирующего излучения.


×

HTML:





Ссылка: