Взаимодействие высокоинтенсивного фемтосекундного лазерного излучения с веществом

В ИПФ РАН создан тераваттный лазерный комплекс, генерирующий импульсы с длительностью около 70 фс, энергией в импульсе до 100 мДж и частотой повторения 10 Гц. С его использованием под руководством А. Н. Степанова выполнен широкий круг исследований по взаимодействию высокоинтенсивного фемтосекундного лазерного излучения с твердым телом, газами и плазмой. Так, активно исследовались нелинейные процессы при распространении интенсивного излучения в атмосфере. Был обнаружен эффект нелинейного поглощения, связанный с возбуждением вращательного волнового пакета молекул, входящих в состав воздуха. Исследовано влияние атмосферной турбулентности на режим множественной филаментации лазерного пучка. С помощью прецизионной интерферометрии восстановлены величина и пространственное распределение концентрации плазмы, возникающей при филаментации лазерного пучка. В целях использования фемтосекундного лазерного излучения для дистанционного зондирования атмосферы было проведено исследование характеристик рассеянного назад излучения от водных аэрозольных частиц в условиях, когда становится важным образование плазмы внутри аэрозольной частицы.

На тераваттном лазерном комплексе в ИПФ РАН ведутся также исследования по ускорению электронов и генерации рентгеновского излучения интенсивными фемтосекундными лазерными импульсами.

Исследован инжектор электронов, подлежащих дальнейшему ускорению в плазменной волне. Пучок энергичных электронов создавался при облучении микроструктурированных металлических фольг лазерным излучением с интенсивностью порядка 10¹⁷ Вт/см².

В экспериментах по возбуждению плазменных волн в газонаполненных диэлектрических капиллярах апробирован метод измерения их амплитуды по модификации спектра лазерного импульса.

Для создания источника излучения в мягком рентгеновском диапазоне интенсивное фемтосекундное лазерное излучение фокусировалось на вход диэлектрического капилляра, заполненного инертным газом. В результате были получены коллимированные пучки рентгеновского излучения, которые можно использовать для диагностики плотной твердотельной плазмы и биологических объектов.