Генерация гармоник высокого порядка и комбинационных частот интенсивного лазерного поля в газах и плазме в целях формирования аттосекундных рентгеновских импульсов в "водяном окне"

Целью данного проекта является развитие методов эффективной генерации высоких гармоник и комбинационных частот интенсивного лазерного излучения, управления их характеристиками и формирования импульсов аттосекундной длительности с высокой энергией на основе квантовых интерференционных эффектов. Прежде всего, будут исследованы возможности получения импульсов с рекордными значениями энергии в «водяном окне», между границами фотопоглощения с К-оболочек кислорода и углерода (что соответствует длинам волн 2.3 нм 4.4 нм). В то время как основные успехи в создании источников аттосекундных импульсов излучения как инструментов для исследований сверхбыстрых электронных процессов в веществе связаны с освоением вакуумного ультрафиолетового (ВУФ) диапазона, что дало возможность проведения исследований ряда сверхбыстрых процессов в веществе с временным разрешением порядка 100 ас, дальнейшее продвижение в коротковолновую область, с одной стороны, даст возможность получения ещё более коротких импульсов и, с другой стороны, расширит круг объектов исследований. В результате выполнения проекта (1) будут выяснены возможности повышения эффективности процессов генерации гармоник и суммарных частот высокого порядка, в том числе в области «водяного окна», посредством управления динамикой отрыва электронов и их траекториями в многокомпонентном лазерном поле; (2) будут выработаны предложения по синхронизации различных частотных компонент излучения, испускаемого каждым атомарным излучателем (компенсация «атточирпа»), а также излучения, испускаемого разными излучателями в протяжённой нелинейной среде (фазовый синхронизм), для получения интенсивных ультракоротких импульсов мягкого рентгеновского излучения; (3) на основе анализа различных процессов, влияющих на эффективность сильнонелинейных процессов преобразования частот одно- или многокомпонентного излучения в импульсы излучения в области «водяного окна», будут найдены оптимальные параметры лазерного излучения для осуществления такого преобразования; (4) будут выяснены возможности высокоэффективного преобразования пикосекундного излучения рентгеновского лазера в последовательность импульсов аттосекундной длительности посредством модуляции активной среды рентгеновского лазера интенсивным лазерным полем видимого или инфракрасного диапазона. Фундаментальная значимость ожидаемых результатов выполнения данного проекта состоит в разработке новых подходов к получению импульсов излучения вплоть до аттосекундной длительности в рентгеновском диапазоне, в том числе в «водяном окне», в то время как их практическая значимость обусловлена перспективами получения аттосекундных импульсов с высокой энергией и интенсивностью как инструмента для применений в аттометрологии, нелинейной аттосекундной спектроскопии, квантовом контроле и других современных задачах аттосекундной физики. Получение короткоимпульсного излучения в диапазоне «водяного окна» важно для различных биомедицинских исследований, в том числе исследования динамики белков в живых клетках.