| Название: | Многомерные и предельно короткие импульсы и солитоны электромагнитного поля |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 02 - Физика и науки о космосе |
| Научная дисциплина: | 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика |
| Ключевые слова: | Многомерные оптические солитоны, самоиндуцированная прозрачность, предельно короткие и униполярные импульсы, взаимодействие коротких импульсов с микрообъектами, релятивистская лазерная плазма, аттосекундные и зептосекундные импульсы |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Розанов,НН |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 23-12-00012 |
Аннотация
Предельная концентрация электромагнитного излучения, необходимая, в том числе, для временного разрешения и управления сверхбыстрыми процессами, требует сжатия как длительности волнового пакета, так и его поперечных размеров. Сейчас активно развивается направление аттофизики, с длительностями импульсов аттосекундного и даже зептосекундного диапазонов. Основные усилия в этой области направлены на переход ко все более высокочастотному спектральному диапазону, в котором импульсы содержат значительное число полуволн с противоположной полярностью. Однако предельной степенью временного сжатия служат полуцикловые и униполярные импульсы, поскольку средства нелинейной оптики позволяют «раздвигать» и изолировать различные полуволны импульса. Воздействие на микрообъекты униполярных предельно коротких импульсов более эффективно, чем для более обычных биполярных, поскольку является однонаправленным. Однако предельно короткие импульсы обладают весьма широким спектром, что затрудняет их поперечное сжатие (фокусировку). С другой стороны, по второму направлению – поперечному сжатию поля – нелинейная оптика делает возможной стабильную нелинейную фокусировку (самофокусировку) интенсивного излучения в форме солитонов.
В настоящее время физика полуцикловых и униполярных импульсов электромагнитного излучения изучена недостаточно. Их теоретические исследования проводятся, главным образом, в плосковолновом приближении, что не позволяет судить о поперечной концентрации поля. Это относится и, например, к солитонам самоиндуцированной прозрачности, теория которых также преимущественно ограничивается приближением плоских волн.
Проект направлен на объединение этих двух направлений, что подразумевает развитие теории пространственно многомерных и предельно коротких импульсов и солитонов электромагнитного поля. Первой задачей служит анализ возможности существования и свойств пространственно ограниченных униполярных и квазиуниполярных импульсов в вакууме с электрическими зарядами. Во-вторых, будет развита теория импульсов и солитонов самоиндуцированной прозрачности с учетом поперечной распределенности поля. Поскольку и в таком режиме время существования солитонов ограничено поглощением излучения, предполагается рассмотреть и варианты восполнения этих потерь за счет лазерного усиления, то есть включить в анализ многомерные лазерные солитоны, в том числе обладающие топологическими особенностями. В-третьих, будет выполнен теоретический анализ и моделирование генерации атто- и зептосекундных импульсов излучения в лазерной плазме. Моделирование взаимодействия релятивистски интенсивного лазерного излучения с электронами (разреженной плазмой) показало, что в «рассеянном» излучении могут присутствовать интенсивные импульсы длительностью в сотни или даже десятки зепто-секунд, однако эффективность генерации таких импульсов весьма низка. В проекте планируется определение оптимальных лазерных и плазменных параметров, обеспечивающие эффективную генерацию субаттосекундных импульсов. Цуг зептоимпульсов необходим в измерении временной динамики ядерных реакций. Поскольку характерные времена движения нуклона в ядре лежат в зептосекундном диапазоне, как и длительности процессов сильного взаимодействия в квантовой хромодинамике, результаты проекта будут востребованы в этих областях.
Четвертая задача - развитие теории взаимодействия предельно коротких импульсов с различными микрообъектами. Круг последних простирается от молекул до виртуальных электрон-позитронных пар, при том, что физика взаимодействия будет основываться на указанном выше преимуществе предельно коротких униполярных импульсов в виде их однонаправленного воздействия на заряды. Примыкает к этой задаче и пятая задача: анализ возможности наведения световодов с помощью цугов униполярных импульсов. Указанные новые, взаимосвязанные задачи охватывают обширный круг проблемы предельно коротких электромагнитных импульсов - от их общих свойств до методов их получения и применения.
