ПЛАЗМА ИЗ КЛИНОВИДНОЙ СТРУИ ГАЗА ДЛЯ РАМАНОВСКОЙ КОМПРЕССИИ ЛАЗЕРНЫХ ИМПУЛЬСОВ
Аннотация
В прозрачной плазме обсуждаются два процесса укорочения интенсивного лазерного импульса: при возбуждении кильватерной волны (Balakin et. al., 2013) и в результате обратного рамановского рассеяния (Malkin et. al., 1999). Изучение возможности усиления и компрессии сверхкоротких (вплоть до нескольких периодов поля) лазерных импульсов в плазме на основе процесса стимулированного обратного рамановского рассеяния является актуальной задачей, направленной на создание сверхмощных лазерных систем следующего поколения, генерирующих сверхкороткие петаваттные и экзаваттные импульсы электромагнитного излучения. Однако существует ряд негативных физических процессов, которые могут ограничить эффективность рамановского усиления. Большинство этих негативных процессов были изучены, а также были предложены способы их нейтрализации. Среди наиболее опасных следует отметить нелинейный сдвиг частоты вблизи порога опрокидывания плазменной волны (Balakin et. al., 2018).
Использование сильно неоднородной плазмы, получаемой при ионизации струи газа, дает значительный градиент плотности вдоль струи. Соответственно, в такой плазме возможна компенсация излишне большой частотной модуляции накачки за счет использования неоднородности плотности вдоль газовой струи. При этом рамановская компрессия происходит без существенной потери энергетической эффективности.
Использование сопла для струи газа в виде длинной щели позволяет создать длинную и однородную в одном из направлений плазму, имеющую клиновидную форму. Предсказана возможность получения высокоэнергичного выходного сигнала при использовании широко-апертурных лазерных импульсов в клиновидной плазме. Предложены оптимальные параметры газовой струи и лазерных импульсов для обеспечения высокой эффективности и фокусируемости, близкой к идеальному случаю.
Исследования выполнены при поддержке РНФ (проект №17-72-20111).
Литература
- Balakin A.A., Litvak A.G., Mironov V.A., Skobelev S.A. Compression of femtosecond petawatt laser pulses in a plasma under the conditions of wake-wave excitation // Phys. Rev. A. 2013. Vol. 88. P. 023836.
- Balakin A.A., Fraiman G.M., Jia Q., Fisch N.J. Influence of nonlinear detuning at plasma threshold on backward Raman compression of non-relativistic laser pulses // Phys. Plasmas. 2018. Vol. 25. P. 063106.
- Malkin V.M., Shvets G., and Fisch N.J. Fast compression of laser beams to highly overcritical powers // Phys. Rev. Lett. 1999. Vol. 82. P. 4448.
Передача авторских прав происходит на основании лицензионного договора между Автором и Федеральным государственным бюджетным учреждением науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН)
