ОТЧЕТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ по теме: “Фундаментальные проблемы лазерной физики и нелинейной оптики” (промежуточный, Этап 2)

Изучение физических процессов и новых явлений, возникающих при воз- действии мощных лазерных импульсов среднего инфракрасного (ИК) диапа- зона на вещество, являются актуальной задачей современной физики. Клю- чевым фактором в решении этой задачи является создание лазерных систем субтераваттного уровня мощности в данном диапазоне длин волн, позво- ляющих исследовать уникальные режимы нелинейной волновой динамики и выявлять необычные нелинейно-оптические свойства материалов в этом диапазоне частот. В настоящее время оптика сверхбыстрых процессов стре- мительно расширяется в сторону более длинных волн. Эксперименты пока- зывают уникальные свойства филаментов, вызванных ультракороткими ла- зерными импульсами в среднем инфракрасным диапазоне, где генерация мощного излучения суперконтинуума сопровождается необычными сцена- риями генераций оптических гармоник, приводящими к чрезвычайно ши- роким спектрам излучения, простирающимся от видимого до среднего ИК диапазона. Основными задачами являлось исследование электронной ди- намики в быстро ионизирующейся газовой среде и в плазме, образованной у поверхности твердотельной мишени, при воздействии лазерного излуче- ния среднего и ближнего ИК диапазона. Выполненные экспериментальные исследования, позволили обнаружить новые режимы взаимодействия ла- зерного излучения с веществом, а также реализовать обширную программу экспериментальных исследований быстропротекающих явлений в физиче- ских, химических и биологических системах. В рамках научных исследова- ний, проводимых в 2022 году коллектив сосредоточился на изучении широ- кого класса нелинейно-оптических явлений в диапазоне среднего и ближне- го ИК. Получены следующие важнейшие результаты: 1. Выполнено модели- рование уравнений Максвелла-Власова для лазерно-индуцированной плаз- мы с использованием 2+3+1-мерного (две пространственные координаты, три координаты импульса частиц и одна временная координата) PIC-кода. 2. Показано, что нелинейная электродинамика лазерной плазмы позволя- ет реализовать необычное связанное состояние света и вещества, в кото- ром аттосекундные релятивистские электронные пучки, инжектированные с поверхности индуцированного лазерным излучением плазменного зерка- ла, синхронизированы с аттосекундными оптическими импульсами, излу- чаемыми в ходе релятивистского взаимодействия лазерного излучения с плазмой.